Ứng dụng màng lọc RO

Màng lọc RO hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong dân dụng và công nghiệp như các hộ gia đình, các lĩnh vực sản xuất điện tử bán dẫn, dược phẩm, y tế, sản xuất thực phẩm đồ uống.

HẨM THẤU NGƯỢC ( RO )

Thẩm thấu ngược RO là một công nghệ lọc nước sử dụng một màng bán thấm, một áp lực được sử dụng để vượt qua áp suất thẩm thấu.

Thẩm thấu ngược có thể loại bỏ nhiều loại phân tử và ion, và được sử dụng trong các quá trình công nghiệp và sản xuất nước uống. Kết quả là các chất tan được giữ lại ở phía bên áp lực vào màng và nước tinh khiết vượt qua phía bên kia.

Để được “chọn lọc”, màng lọc RO này không cho phép các phân tử lớn hoặc các ion thông qua lỗ lọc, nhưng cho phép các thành phần nhỏ hơn vượt qua một cách tự do.

Bình thường trong quá trình thẩm thấu, dung môi tự nhiên di chuyển từ một khu vực tập trung các chất hòa tan thấp, thông qua một màng, đến một khu vực tập trung các chất hòa tan cao.

Sự chuyển động của dung môi tinh khiết được điều khiển để giảm năng lượng tự do của hệ thống bằng cách cân bằng nồng độ chất tan trên mỗi bên của màng lọc RO, tạo ra áp suất thẩm thấu.

Áp dụng một áp lực bên ngoài để đảo ngược dòng chảy tự nhiên của dung môi tinh khiết chính là thẩm thấu ngược. Quá trình này tương tự như các ứng dụng công nghệ màng khác.

Tuy nhiên, sự khác biệt quan trọng được tìm thấy giữa thẩm thấu ngược và lọc là cơ chế “loại bỏ” chiếm ưu thế trong màng lọc, hoặc loại trừ theo kích thước, vì vậy quá trình này về mặt lý thuyết có thể đạt được khả năng loại trừ hoàn hảo các hạt bất kể thông số hoạt động như áp lực chảy đến và mật độ. Hơn nữa, thẩm thấu ngược liên quan đến một cơ chế khuếch tán, do đó hiệu quả tách phụ thuộc vào nồng độ chất tan, áp suất và tốc độ dòng nước.

Thẩm thấu ngược màng lọc RO thường được biết đến với việc áp dụng trong sản xuất nước sạch từ nước biển, loại bỏ các muối và loại bỏ chất thải từ các phân tử nước.

Quá trình.

Thẩm thấu là một quá trình tự nhiên. Khi hai chất lỏng có nồng độ khác nhau của một chất tan được ngăn cách bởi một màng bán thấm, chất lỏng có xu hướng di chuyển từ nơi có nồng thấp đến nơi có nồng độ chất tan cao tạo cân bằng hóa học.

Trong hầu hết các trường hợp, màng được thiết kế để cho phép chỉ có nước đi qua, trong khi ngăn chặn việc đi qua của các chất hòa tan (chẳng hạn như các ion muối).

Quá trình này đòi hỏi áp suất cao do tác động ở phía bên nồng độ cao của màng tế bào, thường là 2-17 bar (30-250 psi ) đối với nước ngọt và nước lợ, và 40-82 bar (600-1200 psi) cho nước biển. Quá trình này được biết đến nhiều nhất với việc sử dụng nó trong khử mặn (loại bỏ muối và các khoáng chất khác từ nước biển để có được nước ngọt ), nhưng kể từ đầu những năm 1970, nó cũng đã được sử dụng để làm nước tinh khiết ứng dụng y tế, công nghiệp.

Các ứng dụng sản xuất nước ngọt. 

Lọc nước uống

Trên toàn thế giới, máy lọc nước uống trong gia đình, bao gồm cả một bước thẩm thấu ngược, thường được sử dụng để cải thiện nước để uống và nấu ăn.

Hệ thống như vậy thường bao gồm một số bước sau:

• Lọc thô.
• Cấp lọc than hoạt tính
• Cấp lọc than hoạt tính khối đặc lọc các hóa chất hữu cơ và clo, những hóa chất làm suy giảm khả nặng hoạt động màng thẩm thấu ngược
• Màng lọc RO thẩm thấu ngược
• Một bộ lọc carbon giữ lại những hóa chất không loại bỏ bởi các màng thẩm thấu ngược
• Tùy chọn, một bộ đèn cực tím để khử trùng vi khuẩn có thể thoát khỏi màng thẩm thấu ngược

Trong sản xuất nước khoáng đóng chai,hệ thống thẩm thấu ngược có thể bao gồm các giai đoạn xử lý nước bổ sung mà sử dụng đèn tia cực tím hoặc ozone để ngăn chặn ô nhiễm vi sinh vật.

Kích thước lỗ lọc của màng có thể thay đổi từ 0,1 đến 5.000 nm (4 × 10 -9 đến 2 × 10 -4 in) tùy thuộc vào loại bộ lọc. Thẩm thấu ngược là hạng mục cuối cùng của màng lọc, “hyperfiltration”, và loại bỏ các hạt lớn hơn 0,1 nm.

Lọc nước và xử lý nước thải.

Một vài ví dụ đơn giản, nước mưa được thu thập từ cống thoát nước mưa được tinh chế với bộ xử lý nước thẩm thấu ngược và được sử dụng để tưới và làm mát công nghiệp ở Los Angeles và các thành phố khác, như một giải pháp cho vấn đề của tình trạng thiếu nước.

Trong ngành công nghiệp, thẩm thấu ngược loại bỏ các khoáng chất từ nước dùng cho lò hơi tại các nhà máy điện, tạp chất trong nước có thể dẫn đến hiệu quả thấp của lò hơi.

Thẩm thấu ngược cũng được sử dụng để làm sạch nước thải và nước lợ . Nước thải với số lượng lớn (hơn 500 m 3 / ngày) nên được xử lý trong các nhà máy xử lý nước thải đầu tiên, và sau đó nước thải rõ ràng là đối tượng của hệ thống thẩm thấu ngược. Chi phí xử lý được giảm đáng kể và tuổi thọ hệ thống màng thẩm thấu ngược được tăng lên.
Quá trình thẩm thấu ngược có thể được sử dụng để sản xuất nước cất .

Quá trình thẩm thấu ngược để lọc nước không đòi hỏi năng lượng nhiệt. Dong nước qua hệ thống thẩm thấu ngược có thể được điều chỉnh bởi bơm cao áp. Sản phẩm nước tinh khiết phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm kích thước màng, kích thước lỗ màng, nhiệt độ, áp suất vận hành, và diện tích bề mặt màng.

Công nghiệp thực phẩm

Ngoài khử muối, thẩm thấu ngược là một công nghệ áp dụng nhiều cho thực phẩm (như nước ép trái cây) tốt hơn các quá trình xử lý nhiệt thông thường. Nghiên cứu đã được thực hiện vào nồng độ của nước cam và nước ép cà chua. Lợi thế của nó bao gồm chi phí vận hành thấp hơn và chất lượng tốt hơn quá trình xử lý nhiệt, đặc biệt là làm cho nó phù hợp với các chất nhạy nhiệt như protein và enzyme được tìm thấy trong hầu hết các sản phẩm thực phẩm.

Sản xuất hydro.

Đối với quy mô nhỏ, thẩm thấu ngược đôi khi được dùng để ngăn chặn hình thành các khoáng chất trên bề mặt của điện cực.

Khử muối.

Khu vực ven biển, đảo xa có hoặc không có hoặc hạn chế nước mặt hoặc nước ngầm có thể chọn để khử muối. Thẩm thấu ngược là một phương pháp ngày càng phổ biến của khử muối, bởi vì tiêu thụ năng lượng tương đối thấp.

Trong những năm gần đây, mức tiêu thụ năng lượng đã giảm xuống còn khoảng 3 kWh / m 3, với sự phát triển của các thiết bị phục hồi năng lượng hiệu quả hơn và cải thiện vật liệu màng. Theo Hiệp hội khử muối quốc tế, năm 2011, thẩm thấu ngược được sử dụng trong 66% các nhà máy nước được lắp đặt (44,5 của 67,4 Mm 3 / ngày), và gần như tất cả các nhà máy mới. Các nhà máy khác chủ yếu sử dụng phương pháp chưng cất nhiệt.

Màng thẩm thấu ngược (SWRO) khử muối đã được sử dụng thương mại kể từ đầu những năm 1970.
Đối với nước lợ, quá trình này là hoàn toàn giống với thẩm thấu ngược nước biển, nhưng đòi hỏi áp lực thấp hơn và do đó ít năng lượng hơn. Lượng nước ngọt thu được tùy thuộc vào độ mặn nước nguồn.

Single-pass hệ thống nước biển thẩm thấu ngược điển hình bao gồm:

• Tiền xử lý
• Máy bơm áp lực cao
• Màng lọc RO
• Tái khoáng hóa và điều chỉnh độ pH
• Khử trùng
• Bảng điều khiển báo động / kiểm soát