Màng lọc nước NANO Filtration (NF) vì sao lại đắt tiền

Màng lọc nano là một công nghệ lọc phát triển mạnh trong vài năm qua. Ngày nay, lọc nano chủ yếu được áp dụng phổ biến trong đời sống, đặc biệt là các bước quy trình lọc nước uống, chẳng hạn như làm mềm nước , khử đục và loại bỏ chất ô nhiễm cực nhỏ. 

1. Màng lọc NANO là gì?

Lọc nano là một quá trình phân tách được đặc trưng bởi màng tổng hợp màng mỏng hữu cơ với phạm vi lỗ rỗng từ 0,1 đến 10nm, là màng trung gian giữa 2 hình thức lọc màng là RO và màng UF. Không giống như màng thẩm thấu ngược (RO), loại bỏ tất cả các chất hòa tan, màng NF có thể hoạt động ở áp suất thấp hơn (100 – 600 psi) và có thể lọc được các phân tử muối hoá trị thấp và các chất khoáng, phân ly chất rắn hoà tan chọn lọc dựa trên cả kích thước và điện tích.

Màng NANO xoắn ốc: Đây là loại màng được sử dụng nhiều và phổ biến nhất. Màng hình xoắn ốc này được cấu tạo từ những tấm màng được bọc xung quanh một ống rỗng ở trung tâm. Tại mép được dán keo dọc thân ống, dọc theo ba cạnh trên một tấm đệm thấm để tạo thành lá. Giữa lớp màng và lá được cố định và ngăn cách bởi một lưới chất dẻo mềm. Nước chảy vào một phía của màng lọc, thẩm thấu qua màng vài đi vào ống trung tâm

Màng NANO hình ống rỗng: Trong loại màng này, lớp màng lọc được đặt bên trong ống, trên thành ống có các lỗ kích thước từ 10 -40mm và nước sẽ được bơm vào bên trong ống, nước sạch sẽ đi ra ngoài.

Màng lọc hình ống gồm một bó ống được đặt song song hoặc nối tiếp trong một ống hình trụ. Màng NANO dạng ống dễ dàng được làm sạch nên rất thích hợp cho việc lọc những chất lỏng “ bẩn”, có độ nhớt cao

2. Nguyên lý hoạt động của màng NANO

Nguyên lý hoạt động của màng NANO theo cơ chế ngược lại với các cơ chế lọc thẩm thấu khác, 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. Màng NANO hoạt động theo cơ chế chuyển động của các phần tử nước nhờ áp lực nén của máy bơm cao áp tạo ra một dòng chảy mạnh (hay còn gọi là quá trình phân ly nước ở môi trường bình thường dưới áp lực) đẩy các kim loại nặng, các tạp chất, các ion trong nước chuyển động mạnh văng ra vùng có áp lực thấp hoặc trôi theo dòng nước ra đường thải. Các phân tử nước đi qua các lỗ rỗng có kích thước 0,001 micromet (10nm) dưới áp lực dư. Công nghệ lọc Nano lại đòi hỏi một điều kiện lọc khá cao nhưng không nghiêm ngặt như công nghệ thẩm thấu ngược.

Bằng việc sử dụng màng lọc Nano, các chất ô nhiễm trong nước có kích thước nhỏ như thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, một số chất màu có thể được loại bỏ do chúng không đi qua được lớp màng lọc. Năng suất loại bỏ một số các thông số của màng lọc NF đã được kiểm tra đạt:

– Chất tan >75%

– Vi sinh vật gây hại: vi khuẩn, tảo, nấm…lên đến hơn 90%

– Các chất hữu cơ bền là 50 – 75%

– Các hợp chất hữu cơ đạt 50 – 90%

– Kim loại từ 50 – 90%

– Muối vô cơ

3. Điều kiện hoạt động của công nghệ NANO

Chất lượng nước đầu vào cần tuân thủ theo các yêu cầu của nhà cung cấp, phụ thuộc vào màng lọc cũng như những thông tin kỹ thuật của từng loại máy lọc Nano. Có thể liệt kê một vài tiêu chuẩn sau:

– Mật độ tối đa các kim loại Fe, Al, Zn, Mn không qua 5ppm

– Không có Clo tự do trong nước đầu vào

– Nhiệt độ tối đa 40 – 500C

– Áp lực vận hành tối đa 45 bar

– Khoảng pH thích hợp trong quá trình lọc từ 3 – 10, trong quá trình làm sạch từ 2 – 12

4. Ứng dụng của màng lọc NANO

Màng lọc nano lọc có chọn lọc các ion so với màng thẩm thấu ngược. Đặc tính độc đáo này cung cấp sự linh hoạt trong phát triển quy trình phân tách có thể ảnh hưởng lớn đến hiệu suất và lợi nhuận, đặc biệt là cho các ứng dụng công nghiệp. Màng lọc NANO có thể được sử dụng để loại bỏ các ion đa hóa trị, các chất hữu cơ đơn phân tử, các tập chất, những vi sinh vật, vi khuẩn, virus có trong nước. Đây là một số ứng dụng phổ biến của công nghệ màng NF:

- Loại bỏ thuốc trừ sâu khỏi nước ngầm

- Loại bỏ kim loại nặng từ nước thải

- Tái chế nước thải trong tiệm giặt

- Làm mềm nước

- Loại bỏ nitrat

- Giảm hàm lượng muối trong nước hơi lợ.Các ion đơn hóa trị như Na+, Cl- sẽ đi qua được màng lọc. Hiệu suất màng điển hình cho màng NF được loại bỏ 50% NaCl và 90% (hoặc hơn) cho CaSO4. 

- Trong công nghiệp hóa chất: giúp phục hồi dung môi, trao đổi dung môi

- Trong công nghệ hóa dầu: giúp loại bỏ một số thành phần, làm sạch ngưng tụ khí

- Trong sản xuất tinh dầu: dùng trong giai đoạn chiết thô, làm giàu các hợp chất

- Trong sản xuất dược phẩm: chiết xuất acid amin và chất béo từ máu và các tế bào nuôi cấy.

Bên cạnh đó, Màng lọc NANO còn được dùng trong công nghiệp sản xuất sữa và nước trái cây.

Lọc nano là một quá trình lọc phụ thuộc vào áp suất, trong đó quá trình phân tách diễn ra dựa trên kích thước phân tử. Kỹ thuật này chủ yếu được áp dụng để loại bỏ các chất hữu cơ, chẳng hạn như các chất ô nhiễm vi mô và các ion đa hóa trị. Màng lọc nano có độ lưu giữ vừa phải đối với các muối không liên kết. Do vậy mà màng có các ưu điểm và nhược điểm nhất định.

Ưu điểm:

– Giảm hàm lượng muối và hàm lượng các chất hòa tan trong nước lợ

– Làm mềm nước rất hiệu quả, đặc biệt khi sử dụng màng mềm đặc hiệu

– Giảm kim loại nặng

– Giảm nitrat và sunfat

– Giảm màu, độ đục, tannin

– Không cần thêm hóa chất trong quá trình vận hành

– Với những vật liệu lọc được bổ sung thêm phân tử bạc Ag+ còn giúp khử trùng cho nước

- Khả năng tự động hóa lên đến 95%, quá trình làm sạch có thể hoàn toàn tự động trừ việc thay thế màng lọc được làm bằng tay.

Nhược điểm:

- Tiêu thụ điện năng cao hơn công nghệ lọc màng MF, UF

- Cần xử lý nước trước khi đưa vào màng lọc Nano

- Màng lọc Nano đắt hơn so với màng lọc RO

- Màng có độ nhạy cao với Clo tự do. Vì thế, nước cần được khử clo bằng một bộ lọc than hoạt tính trước khi vào màng lọc NF

Màng lọc nano được sử dụng để lọc nước với tổng chất rắn hòa tan (tds) thấp cho mục đích loại bỏ các phân tử chất rắn hòa tan nhưng chỉ ở mức độ phân tử lớn, còn đối với phân tử tds nhỏ thì vẫn không lọc được. Bên cạnh đó, màng lọc nano cũng được sử dụng trong sản xuất sản xuất thực phẩm & đồ uống và dược phẩm.