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 mặn nước biển, khử mặn nước lợ, lọc nước uống và tái sử dụng nước thải.
Câu chuyện đằng sau màng thẩm thấu ngược
Bạn đã bao giờ thắc mắc màng thẩm thấu ngược hoạt động như thế nào chưa? Làm thế nào nó có thể lọc muối và các tạp chất khác khỏi nước, giúp nước uống trở nên an toàn và sạch sẽ? Chà, câu chuyện đằng sau phát minh tuyệt vời này khá hấp dẫn và nó liên quan đến một số chú hải âu tò mò.
Mọi chuyện bắt đầu vào những năm 1950, khi một nhà khoa học tên Sidney Loeb đang làm việc tại Đại học California, Los Angeles. Ông quan tâm đến việc nghiên cứu quá trình thẩm thấu, đó là chuyển động 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 làm cho nước chuyển từ nơi có nồng độ chất tan cao sang nơi có nồng độ chất tan thấp bằng áp suất bên ngoài. Điều này sẽ cho phép anh ta khử muối trong nước biển và sản xuất nước ngọt cho con người.
Tuy nhiên, ông phải đối mặt với một thách thức lớn: tìm ra loại màng phù hợp có thể chịu được áp suất cao và chống lại sự bám bẩn của muối và các chất gây ô nhiễm khác. Ông đã thử nhiều loại vật liệu khác nhau, chẳng hạn như xenlulo axetat và polyetylen, nhưng không có vật liệu nào hoạt động tốt. Anh đang định bỏ cuộc thì chợt nhận ra điều gì đó kỳ lạ.
Một ngày nọ, anh đang đi dọc bãi biển và nhìn thấy một đàn hải âu đang bay trên mặt biển. Ông quan sát thấy chúng lặn xuống nước, bắt vài con cá rồi bay trở lại bờ. Anh tự hỏi làm thế nào họ có thể uống nước biển mà không bị ốm hoặc mất nước. Ông quyết định điều tra sâu hơn và phát hiện ra rằng hải âu có một tuyến đặc biệt gần mắt, gọi là tuyến muối. Tuyến này tiết ra lượng muối dư thừa từ máu qua lỗ mũi dưới dạng dung dịch muối. Bằng cách này, chúng có thể duy trì sự cân bằng nước và tránh ngộ độc muối.
Kể từ đó, công nghệ RO bước vào thời kỳ phát triển nhanh chóng và dần tiến tới thương mại hóa. Năm 1965, hệ thống RO thương mại đầu tiên được xây dựng ở 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 bề mặt, 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 cỡ khác nhau, tùy thuộc vào chất lượng nước cấp và yêu cầu ứng dụng. Nói chung, có hai loại màng RO chính: dạng xoắn ốc và dạng sợi rỗng. Màng xoắn ốc được làm bằng các tấm phẳng cuộn quanh một ống đục lỗ, tạo thành một phần tử hình trụ. Màng sợi rỗng được làm bằng các ống mỏng có lõi rỗng, tạo thành một bó phần tử. Màng xoắn ốc được sử dụng phổ biến hơn để khử mặn 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 xem xét một số yếu tố, chẳng hạn như:
- Loại bỏ muối: Tỷ lệ muối bị màng lọc loại bỏ. Khả năng loại bỏ muối cao hơn có nghĩa là chất lượng nước cao hơn.
- Dòng nước: Lượng nước đi qua màng trên một đơn vị diện tích và thời gian. Dòng nước cao hơn có nghĩa là năng suất cao hơn và tiêu thụ năng lượng thấp hơn.
- Khả năng chống bám bẩn: Khả năng của màng chống lại sự bám bẩn của các chất hữu cơ, chất keo, vi sinh vật và khoáng chất cặn. Khả năng chống bám bẩn cao hơn có nghĩa là 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 có nghĩa là tiêu thụ năng lượng và chi phí thiết bị thấp hơn.
- pH hoạt động: Là khoảng pH mà màng có thể chịu đựng được mà không bị hư hại. Độ pH hoạt động rộng hơn có nghĩa là 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 cân bằng khác nhau giữa các yếu tố này, vì vậy điều quan trọng là phải so sánh dữ liệu hiệu suất của chúng và chọn loại phù hợp nhất theo các điều kiện ứng dụng cụ thể.
Thời gian đăng: Nov-02-2023