Thẩm thấu ngược (RO) là công nghệ tách màng có thể loại bỏ muối và các chất hòa tan khác khỏi nước bằng cách tạo áp suất. RO đã được sử dụng rộng rãi để khử muối nước biển, khử muối nước lợ, lọc nước uống và tái sử dụng nước thải.
Câu chuyện đằng sau màng thẩm thấu ngược
Bạn đã bao giờ tự hỏi màng thẩm thấu ngược hoạt động như thế nào chưa? Làm thế nào nó có thể lọc muối và các tạp chất khác ra khỏi nước, khiến nước trở nên an toàn và sạch để uống? Vâng, câu chuyện đằng sau phát minh tuyệt vời này khá hấp dẫn, và nó liên quan đến một số con mòng biển tò mò.
Mọi chuyện bắt đầu vào những năm 1950, khi một nhà khoa học tên là Sidney Loeb đang làm việc tại Đại học California, Los Angeles. Ông quan tâm đến việc nghiên cứu quá trình thẩm thấu, là quá trình di chuyển tự nhiên của nước qua màng bán thấm từ vùng có nồng độ chất tan thấp đến vùng có nồng độ chất tan cao. Ông muốn tìm cách đảo ngược quá trình này và khiến nước di chuyển từ nồng độ chất tan cao đến nồng độ chất tan thấp, bằng cách sử dụng áp suất bên ngoài. Điều này sẽ cho phép ông khử muối nước biển và tạo ra nước ngọt để con người sử dụng.
Tuy nhiên, ông đã phải đối mặt với một thách thức lớn: tìm một màng phù hợp có thể chịu được áp suất cao và chống bám bẩn bởi muối và các chất gây ô nhiễm khác. Ông đã thử nhiều loại vật liệu khác nhau, chẳng hạn như cellulose acetate và polyethylene, nhưng không có loại nào đủ tốt. Ông sắp bỏ cuộc thì nhận thấy một điều kỳ lạ.
Một ngày nọ, ông đang đi dọc bờ biển và nhìn thấy một đàn mòng biển bay trên đại dương. Ông quan sát thấy chúng lao xuống nước, bắt một ít cá, rồi bay trở lại bờ. Ông tự hỏi làm sao chúng có thể uống nước biển mà không bị ốm hoặc mất nước. Ông quyết định tìm hiểu thêm và phát hiện ra rằng mòng biển có một tuyến đặc biệt gần mắt, được gọi là tuyến muối. Tuyến này tiết ra lượng muối dư thừa từ máu của chúng, qua lỗ mũi, dưới dạng dung dịch muối. Bằng cách này, chúng có thể duy trì sự cân bằng nước và tránh bị ngộ độc muối.
Kể từ đó, công nghệ RO đã bước vào giai đoạn phát triển nhanh chóng và dần dần chuyển sang thương mại hóa. Năm 1965, hệ thống RO thương mại đầu tiên được xây dựng tại Coalinga, California, sản xuất 5000 gallon nước mỗi ngày. Năm 1967, Cadotte đã phát minh ra màng composite màng mỏng sử dụng phương pháp trùng hợp giao diện, giúp cải thiện hiệu suất và độ ổn định của màng RO. Năm 1977, FilmTec Corporation bắt đầu bán các thành phần màng loại khô, có thời gian lưu trữ lâu hơn và vận chuyển dễ dàng hơn.
Ngày nay, màng RO có nhiều loại và kích thước khác nhau, tùy thuộc vào chất lượng nước cấp và yêu cầu ứng dụng. Nhìn chung, có hai loại màng RO chính: màng xoắn ốc và màng sợi rỗng. Màng xoắn ốc được làm bằng các tấm phẳng cuộn quanh một ống đục lỗ, tạo thành một thành phần hình trụ. Màng sợi rỗng được làm bằng các ống mỏng có lõi rỗng, tạo thành một thành phần bó. Màng xoắn ốc thường được sử dụng để khử muối nước biển và nước lợ, trong khi màng sợi rỗng phù hợp hơn cho các ứng dụng áp suất thấp như lọc nước uống.
Để chọn màng RO phù hợp cho một ứng dụng cụ thể, cần cân nhắc một số yếu tố như:
- Loại bỏ muối: Tỷ lệ muối được loại bỏ bởi màng. Tỷ lệ loại bỏ muối cao hơn có nghĩa là chất lượng nước cao hơn.
- Lưu lượng nước: Lượng nước đi qua màng trên một đơn vị diện tích và thời gian. Lưu lượng nước cao hơn có nghĩa là năng suất cao hơn và mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn.
- Khả năng chống bám bẩn: Khả năng của màng chống bám bẩn do chất hữu cơ, keo, vi sinh vật và khoáng chất đóng cặn. Khả năng chống bám bẩn cao hơn có nghĩa là tuổi thọ của màng dài hơn và chi phí bảo trì thấp hơn.
- Áp suất vận hành: Áp suất cần thiết để đưa nước qua màng. Áp suất vận hành thấp hơn có nghĩa là mức tiêu thụ năng lượng và chi phí thiết bị thấp hơn.
- Độ pH hoạt động: Phạm vi độ pH mà màng có thể chịu được mà không bị hư hỏng. Độ pH hoạt động rộng hơn có nghĩa là linh hoạt hơn và tương thích hơn với các nguồn nước cấp khác nhau.
Các màng RO khác nhau có thể có sự đánh đổi khác nhau giữa các yếu tố này, vì vậy điều quan trọng là phải so sánh dữ liệu hiệu suất của chúng và chọn màng phù hợp nhất theo các điều kiện ứng dụng cụ thể.
Thời gian đăng: 02-11-2023