Thẩm thấu ngược (RO) là công nghệ tách màng có thể loại bỏ muối và các chất hòa tan khác ra 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, giúp nước sạch và an toàn để uống? Câu chuyện đằng sau phát minh tuyệt vời này khá hấp dẫn, và nó liên quan đến một số chú 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, tức là sự 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 vùng có nồng độ chất tan cao đến vùng có 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 phục vụ nhu cầu của con người.
Tuy nhiên, ông phải đối mặt với một thách thức lớn: tìm một loại 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 loại nào đủ tốt. Ông định bỏ cuộc thì nhận thấy một điều kỳ lạ.
Một ngày nọ, khi đang đi dạo dọc bờ biển, ông nhìn thấy một đàn mòng biển bay lượn trên biển. Ông quan sát thấy chúng lao xuống nước, bắt cá rồi bay trở lại bờ. Ông tự hỏi làm thế nào chúng có thể uống nước biển mà không bị ốm hay 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 qua lỗ mũi dưới dạng dung dịch muối. Nhờ đó, chúng có thể duy trì 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 hướng tới thương mại hóa. Năm 1965, hệ thống RO thương mại đầu tiên được xây dựng tại Coalinga, California, sản xuất 5.000 gallon nước mỗi ngày. Năm 1967, Cadotte 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 bảo quản 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 từ các tấm phẳng cuộn quanh một ống đục lỗ, tạo thành một phần tử hình trụ. Màng sợi rỗng được làm từ các ống mỏng với lõi rỗng, tạo thành một phần tử 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 sau:
- Loại bỏ muối: Tỷ lệ muối được màng loại bỏ. Tỷ lệ loại bỏ muối càng cao thì chất lượng nước càng tốt.
- Lưu lượng nước: Lượng nước đi qua màng trên một đơn vị diện tích và thời gian. Lưu lượng nước càng cao thì năng suất càng cao và tiêu thụ năng lượng càng thấp.
- Khả năng chống bám bẩn: Khả năng của màng chống bám bẩn bởi vật chất hữu cơ, keo, vi sinh vật và khoáng chất đóng cặn. Khả năng chống bám bẩn cao hơn đồng nghĩa với tuổi thọ màng dài hơn và chi phí bảo trì thấp hơn.
- Áp suất vận hành: Áp suất cần thiết để đẩy nước qua màng. Áp suất vận hành thấp hơn đồng nghĩa với mức tiêu thụ năng lượng và chi phí thiết bị thấp hơn.
- Độ pH hoạt động: Khoảng pH mà màng có thể chịu được mà không bị hư hại. Độ pH hoạt động rộng hơn đồng nghĩa với tính linh hoạt và khả năng tương thích cao 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