Công nghệ Ro – Cứu tinh nguồn nước

70 – 80% cơ thể con người là nước và nó đóng vai trò rất quan trọng. Là dung môi cho nhiều quá trình chuyển hóa của cơ thể, giúp vận chuyển chất dinh dưỡng, khoáng chất và oxy đến các cơ quan khác. Nước giúp điều hòa thân nhiệt, giúp đào thải các chất cặn bã thông qua hệ bài tiết và mồ hôi, duy trì sự ổn định cho các chức năng của cơ thể, bôi trơn dịch khớp, giúp các khớp hoạt động linh hoạt.

Tuy nhiên, nguồn tài nguyên nước sạch không phải vô tận. Do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trường mà nguồn nước sạch đang dần bị cạn kiệt và ô nhiễm, gây ra những hiểm họa ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Khi sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm sẽ gây ra các bệnh về đường tiêu hóa, bệnh về da liễu, mắt, bệnh phụ khoa… Đặc biệt có thể gây ngộ độc và mắc các bệnh ung thư…

Vì vậy, người ta tìm đến các công nghệ xử lý nước để cải thiện chất lượng nước. Trong đó, công nghệ RO là công nghệ thường được dùng nhất hiện nay. Hãy cùng tìm hiểu xem lý do tại sao công nghệ này lại phổ biến đến thế nhé.  

1. CÔNG NGHỆ LỌC NƯỚC RO

1.1 Lịch sử công nghệ RO

RO là tên viết tắt của Reverse Osmosis, có nghĩa là thẩm thấu ngược.
Công nghệ lọc RO được phát minh và nghiên cứu bởi nhà khoa học Oragin, từ những năm 50 của thế kỷ trước và phát triển hoàn thiện vào thập niên 70 sau đó. Lúc đầu, nó được nghiên cứu và ứng dụng chủ yếu cho lĩnh vực hàng hải và vũ trụ của Hoa Kỳ.

1.2 Cơ chế của RO

Trong tự nhiên, thẩm thấu được định nghĩa là sự vận chuyển nước từ môi trường nhược trương sang môi trường ưu trương. Nói cách khác, thẩm thấu là hiện tượng khi hai chất lỏng có nồng độ khác nhau được ngăn cách bởi một màng bán thấm, chất lỏng có xu hướng di chuyển từ nơi có nồng độ chất tan thấp đến nơi nồng độ chất tan cao cho đến khi cân bằng hóa học hoàn toàn.

Màng RO hoạt động ngược lại với hiện tượng trên nên được gọi là màng thẩm thấu ngược. Trong thẩm thấu ngược, dung môi sẽ di chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp, được ngăn cách bởi một màng bán thấm để ngăn không cho các muối khoáng hòa tan làm cân bằng nồng độ. Màng bán thấm không cho phép các chất tan di chuyển qua màng, nhưng cho phép các dung môi đi qua.

2. CẤU TẠO HỆ THỐNG RO

Về cơ bản, hệ thống RO là một hệ thống lớn gồm sự kết hợp nhiều hệ thống nhỏ, giúp giải quyết từng vấn đề của nguồn nước. Trong đó, màng lọc RO đóng vai trò chủ đạo là trung tâm của hệ thống RO. Có thể liệt kê lần lượt theo thứ tự bao gồm: hệ thống lọc thô, hệ thống lọc tinh, hệ thống lọc RO, hệ thống khử khuẩn. Cấu tạo, số cột lọc có thể khác nhau tùy vào thiết kế của từng nhà sản xuất cũng như nguồn nước cần lọc.

2.1 Hệ thống lọc thô

1. Cột lọc đa tầng (đa lớp): Chứa cát thạch anh, cát mangan. Cát thạch anh xử lý các chất cặn lơ lửng, có kích thước lớn. Cát Mangan thì hấp thụ ion kim loại lên bề mặt vật liệu, xử lý triệt để thành phần kim loại có trong nước.
2. Cột lọc than: Với vật liệu lọc chủ yếu là than hoạt tính – chất hấp thụ phổ biến. Ưu điểm của than hoạt tính là có diện tích bề mặt lớn do có nhiều lỗ xốp. Do đó, than hoạt tính được sử dụng để hấp thụ các chất có phân tử mol cao, các chất hữu cơ, chất độc, một số kim loại nặng ở dạng vết, khử mùi,… Nước được đi qua thiết bị lọc than hoạt tính theo chiều từ trên xuống. Khuếch tán các chất hòa tan trong nước vào các lỗ nhỏ trong cấu trúc xốp của than hoạt tính. Nhờ đó, các chất này được hấp thụ và giữ lại. Khi đi qua cột lọc này, các chất độc được hấp thụ và giữ lại, đồng thời loại bỏ màu, mùi, vị và các chất oxy hoá, các chất hữu cơ có trong nước.
3. Cột trao đổi ion (làm mềm): Được thiết kế dựa trên nguyên tắc trao đổi ion.

Trong nước, thường chứa các ion mang điện tích (-) gọi là anion và hạt mang điện tích (+) gọi là cation. Khi gặp điều kiện thuận lợi các ion mang điện trái dấu kết hợp với nhau sẽ tạo thành hạt cặn có kích thước lớn hơn và lắng xuống.

Phương pháp trao đổi ion dựa trên nguyên lý hấp thụ ion trái dấu của các hạt mang điện. Vật liệu sử dụng trong các cột trao đổi ion thường là các hạt nhựa nhân tạo mang điện tích. Các hạt nhựa mang điện tích có nhiệm vụ hút các hạt mang điện tích trái dấu trong nước và tạo thành các bông cặn.

Các hạt nhựa sử dụng trong cột trao đổi ion phải đáp ứng đúng tiêu chuẩn kỹ thuật. Các hạt nhựa trao đổi ion này là loại có áp lực cao đối với ion cứng Ca²⁺, Mg²⁺. Tại đây các cation gốc Na⁺ sẽ trao đổi với các ion Mg²⁺, Ca²⁺, cation kim loại khác có hóa trị cao lên bề mặt của các hạt trao đổi, làm giảm độ cứng của nước, do đó nước đầu ra của cột này sẽ đạt tiêu chuẩn nước mềm. Quá trình này giúp chống bám cặn, làm hỏng màng lọc RO.

2.2 Hệ thống lọc tinh (còn gọi là hệ thống tiền xử lý)

Lọc Cartridge: Lõi lọc 20 inch PP5M có kích thước các khe lõi lọc <5µm, sẽ giúp loại bỏ hoàn toàn các chất rắn lơ lửng, bùn đất, rỉ sét, các tạp chất thô, các cặn có kích thước >5µm phát sinh trong hệ thống nhầm bảo vệ an toàn cho màng lọc RO.

Lõi lọc này thường làm bằng các loại sợi tự nhiên hoặc sợi tổng hợp như polypropylene, polyester,…

2.3 Hệ thống lọc thẩm thấu RO

Màng lọc RO giúp lọc sạch ở cấp độ phân tử các ion kim loại nặng, vi sinh,… bằng cơ chế thẩm thấu ngược. Nguồn nước đầu ra của màng đảm bảo là nước tinh khiết. Độ dẫn điện của nước sau RO là 10-20 µS/cm.

Màng lọc thẩm thấu ngược (màng RO) được làm bằng Cellulose acetate, polyamide hoặc màng TFC có lỗ lọc siêu nhỏ (≤ 0,001µm).

Nguyên lý hoạt động của phương pháp lọc thẩm thấu ngược là sử dụng áp lực đủ lớn để dòng nước vượt qua màng thẩm thấu. Tại đây các muối hòa tan được giữ lại và loại bỏ khỏi dòng nước.

Màng RO là yếu tố quan trọng nhất quyết định đến chất lượng nước thành phẩm. Tại đây dưới tác dụng của áp xuất thẩm thấu (được tạo ra bởi bơm cao áp) màng lọc thẩm thấu ngược loại bỏ các ion kim loại có trong nước đồng thời xử lý đến 95% các vi khuẩn có trong nước. Làm cho nước có độ tinh khiết cao.

2.4 Hệ thống khử khuẩn

Hệ thống đèn UV hoặc máy tạo khí Ozone ứng dụng trong giai đoạn lọc khử khuẩn, có tác dụng diệt vi khuẩn phát sinh trong đường ống trước khi dẫn vào bồn chứa.

Sau đó qua lõi lọc xác khuẩn có kích thước 0.2µm để loại bỏ xác của vi sinh vật đã được tiêu diệt ở giai đoạn khử khuẩn. Quá trình này loại bỏ hoàn toàn các xác vi khuẩn đảm bảo thành phẩm đạt chất lượng cao nhất

3. ƯU ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG RO

Như đã phân tích ở trên, hệ thống có lỗ lọc siêu nhỏ (≤ 0,001µm), giống như cơ chế lọc của thận người. Vì vậy nó sẽ cho ra nước có độ tinh khiết cao. Nước sau khi lọc có thể uống được ngay.

Nước có vị ngọt, ngon, tinh khiết hơn các công nghệ khác.

Loại bỏ 95-99%  vi sinh vật gây hại, chất gây hại.

Sử dụng phù hợp được với nhiều nguồn nước vào như:  nước sông, nước ngầm,  nước mặt.

4. ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC SẢN XUẤT VÀ ĐỜI SỐNG

4.1 Hệ thống lọc nước RO được ứng dụng trong ngành công nghệ chế biến thực phẩm

Ngành công nghiệp chế biến thực phẩm là một ngành đòi hỏi độ an toàn vệ sinh rất cao vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ con người.

Hệ thống lọc nước RO được ứng dụng để chế biến các loại thực phẩm có yêu cầu chất lượng nước sạch cao, hoặc các sản phẩm lên men truyền thống như: xưởng chế biến thực phẩm, sản xuất nước giải khát, sản xuất bia, rượu, chế biến sữa, thực phẩm đóng hộp,…

Nước đầu vào có độ dẫn điện là 300-800 μS/cm sau khi được xử lý qua hệ thống lọc nước RO độ dẫn điện sẽ là 4-12 μS/cm. Chỉ số này có thể đáp ứng mọi yêu cầu trong ngành chế biến thực phẩm.

4.2 Hệ thống lọc nước RO được ứng dụng trong ngành y tế

Trong lĩnh vực y tế, nước tinh khiết hoặc siêu tinh khiết được lọc qua hệ thống lọc nước RO được ứng dụng để pha chế thuốc tiêm, pha chế thuốc uống, biệt dược, rửa dụng cụ y tế, rửa vết thương. Nước lọc siêu tinh khiết còn được ứng dụng để chạy thận nhân tạo cho các bệnh nhân suy thận.