Thẩm thấu ngược là gì?

THẨM THẤU NGƯỢC LÀ GÌ?

Để hiểu làm thế nào thẩm thấu ngược hoạt động, nó giúp để hiểu quá trình thẩm thấu có mặt khắp nơi trong tự nhiên. Khi hai dung dịch có nồng độ khoáng hòa tan khác nhau được phân tách bằng màng bán thấm, nước chảy từ dung dịch ít đậm đặc sang dung dịch đậm đặc hơn. Ví dụ về màng bán thấm là thành tế bào của một sinh vật sống, màng ở bên trong trứng gà, niêm mạc ruột của động vật có vú hoặc vật liệu nhân tạo (loại nhựa) thể hiện đặc tính này.

Áp suất thẩm thấu là thước đo mức độ nước muốn đi từ phía “sạch” đến “phía bẩn” (phía khoáng chất thấp đến hàm lượng khoáng chất cao của màng) và điều đó bị chi phối bởi chênh lệch nồng độ khoáng chất. Áp lực này có thể cao đáng ngạc nhiên và chiếm một cơ chế được cây sử dụng để di chuyển nước từ gốc sâu nhất đến chi cao nhất, thường là khoảng cách thẳng đứng từ 100 feet trở lên. Khi nước di chuyển qua màng, hầu hết các khoáng chất chứa trong đó đều bị bỏ lại.

Các cơ chế cho phép các phân tử nước đi qua màng để lại hầu hết các khoáng chất hòa tan (ion) phía sau vẫn chưa được hiểu đầy đủ nhưng nó chắc chắn phức tạp hơn nhiều so với lọc đơn giản. Khuếch tán và vận chuyển tích cực là những mô hình đóng vai trò. Một định nghĩa gọi thẩm thấu là “sự di chuyển của các phân tử nước qua một màng gây ra bởi sự hấp dẫn của thời điểm lưỡng cực của các phân tử nước đối với các ion và các phân tử phân cực ở phía bên kia của màng”.

Các hệ thống thẩm thấu ngược sử dụng áp lực do con người gây ra cho “phía bẩn” (phía có hàm lượng khoáng chất cao) để vượt qua áp suất thẩm thấu tự nhiên đang cố gắng chảy theo cách khác, cộng với một số áp lực tăng thêm để tăng tốc quá trình nhằm đẩy nước qua bán màng thấm vào “mặt sạch”. Trong quy trình RO, 98% hoặc nhiều hơn các khoáng chất hòa tan bị bỏ lại ở phía “bẩn”.

Với sự phát triển nhanh chóng trong công nghệ hệ thống RO và màng thương mại trong suốt 20 năm qua, thẩm thấu ngược đã trở thành một trong những công nghệ hiệu quả nhất để khử nước . Các hệ thống được đặt ra có khả năng loại bỏ muối khỏi nước biển (khử muối) với lưu lượng vài triệu gallon mỗi ngày. Do thẩm thấu ngược không sử dụng các hóa chất đắt tiền và nguy hiểm, nó đã thay thế việc khử khoáng trao đổi ion trong nhiều ứng dụng như xử lý nước cấp lò hơi, nước rửa, phòng thí nghiệm, v.v.

Theo một cơ chế ngược lại với các cơ chế lọc thẩm thấu thông thường, nhờ lực hấp dẫn của trái đất để tạo ra sự thẩm thấu của các phân tử nước qua các mao mạch của lõi lọc (chẳng hạn như lõi lọc dạng gốm Ceramic). Màng lọc RO hoạt động trên cơ chế chuyển động của các phần tử nước nhờ áp lực nén của máy bơm cao áp tạo ra một dòng chảy mạnh (đây có thể gọi là quá trình phân ly trong chính dòng nước ở môi trường bình thường nhờ áp lực) đẩy các thành phần hóa học, các kim loại, tạp chất…có trong nước chuyển động mạnh, văng ra vùng có áp lực thấp hay trôi theo dòng nước ra ngoài theo đường thải (giống như nguyên lý hoạt động của thận người). Trong khí ấy các phân tử nước thì lọt qua các mắt lọc cỡ kích cỡ 0,0001 micromet nhờ áp lực dư, với kích cỡ mắt lọc này thì hầu hết các thành phần hóa chất kim loại, các loại vi khuẩn đều không thể lọt qua.

Khi cần giảm khoáng chất bổ sung, khử khoáng trao đổi ion có thể được sử dụng để đánh bóng nước sản phẩm. Do 98% các ion hòa tan được loại bỏ trong quy trình RO, nhựa trao đổi ion có khả năng đáng kể giữa các trao đổi (xem Phục hồi hoặc khử ion dịch vụ ).

Nếu nước cấp được xử lý đúng cách ở thượng nguồn của hệ thống thẩm thấu ngược, việc bảo trì thường là tối thiểu vì chúng chỉ có một bộ phận chuyển động đáng kể là bơm. Các màng RO phổ biến nhất được sử dụng hiện nay dễ bị phá hủy bởi clo vì vậy tiền xử lý thường bao gồm cho ăn một chất khử như natri bisulfite hoặc sử dụng các bộ lọc than hoạt tính để đạt được khử clo (tức là loại bỏ chorine tự do). Làm mềm trao đổi ion có thể được yêu cầu để giảm canxi và magiê cacbonat để ngăn ngừa sự co giãn, mặc dù sự phát triển nhanh chóng của các hóa chất không hợp lý thường làm cho chúng trở thành phương pháp được lựa chọn (loại bỏ tiêu thụ muối). Lọc đa phương tiện có thể được yêu cầu nếu nước chứa phù sa đáng kể. Nước cấp phải được đánh giá bằng cách sử dụng xét nghiệm mật độ phù sa (SDI) trước khi chỉ định tiền xử lý do suy màng sớm và / hoặc làm sạch màng thường xuyên có thể dẫn đến thiết kế tiền xử lý không đầy đủ. SDI là số lượng không có đơn vị được tính từ một số bộ sưu tập nước theo thời gian chảy qua bộ lọc tuyệt đối 0,45 micron trong khi duy trì áp suất 30 psi.

Sản phẩm và nước thải chảy qua RO là một chức năng của thiết kế thủy lực của máy và chỉ có thể thay đổi một cách khiêm tốn. Vì mật độ nước thay đổi rõ rệt theo nhiệt độ, nước ấm (ví dụ 77 ° Fahrenheit) sẽ chảy nhanh hơn qua màng so với nước 40 ° Fahrenheit (lưu lượng ở các nhiệt độ khác nhau có sẵn từ các nhà sản xuất và được gọi là “tốc độ dòng chảy” của màng). Hầu hết các nhà sản xuất liệt kê các thông số kỹ thuật thiết kế của họ dựa trên nước 77 ° F. Điều này đã khiến nhiều người dùng cuối không hiểu được sự cân nhắc này, đã chọn máy RO không đúng cách vì nước đô thị ở nhiều thành phố có thể đạt mức thấp 40 ° F – 45 ° F trong mùa đông trong khi nước giếng thường trung bình khoảng 55 ° F quanh năm ở phần lớn nước Mỹ nhưng có thể là 75 ° F hoặc ấm hơn ở SE US. Điều quan trọng là tham số này được xem xét trong giai đoạn thiết kế. Ngoài RO, việc xem xét thiết kế này phải được áp dụng cho thiết bị tiền xử lý vì nó phải xử lý lưu lượng cao hơn trong những tháng ấm hơn.

Phương Anh® sẽ làm việc với bạn để xác định các biến thích hợp để đảm bảo tiền xử lý và (các) máy RO được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu của bạn trong mọi điều kiện hoạt động.