Nhiều người chưa hiểu hết sự khác biệt giữa các công nghệ lọc màng khác nhau. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cung cấp một lời giải thích chi tiết.
Bên cạnh việc loại bỏ cation và anion (tức là khử muối), thẩm thấu ngược (RO) cũng có thể loại bỏ nhiều loại chất gây ô nhiễm, đó là lý do tại sao nó được coi là một loại lọc. Phạm vi tạp chất được loại bỏ bằng RO, lọc nano (NF), siêu lọc (UF), lọc vi mô (MF) và lọc thông thường (CF) được thể hiện trong Hình 1, trong khi kích thước của các chất phổ biến có thể được tìm thấy trong Bảng 2.
Thẩm thấu ngược (RO), lọc nano (NF), lọc vi mô (MF) và siêu lọc (UF) là các loại lọc-dòng chảy chéo. Trong quá trình này, nước cấp được chia thành dòng thấm (nước sản phẩm) và dòng cô đặc chứa các chất hòa tan đậm đặc hoặc các hạt lơ lửng, với hầu hết các chất hòa tan và tạp chất được mang đi trong chất cô đặc (xem hình bên dưới).
Ngược lại, quá trình lọc thông thường cho phép nước chảy trực tiếp qua vật liệu lọc (chẳng hạn như lớp lọc hoặc màng lọc), nơi các tạp chất được giữ lại trên hoặc bên trong vật liệu lọc (xem hình bên dưới).
Dựa trên thông tin từ các hình trên, chúng ta có thể tóm tắt đặc điểm của các công nghệ lọc màng khác nhau:
1. Vi lọc (MF)
Loại bỏ các hạt có kích thước khoảng 0,1–1 μm. Chủ yếu được sử dụng để loại bỏ vi khuẩn, chất rắn lơ lửng và chất keo. Chất rắn hòa tan và các phân tử lớn có thể đi qua. Áp suất vận hành thường vào khoảng 0,07 MPa.
2.Siêu lọc (UF)
Loại bỏ các hạt lớn hơn khoảng 0,002–0,1 μm. Chủ yếu được sử dụng để loại bỏ chất keo, protein, chất rắn lơ lửng và vi sinh vật. Có khả năng loại bỏ các chất có trọng lượng phân tử (MWCO) trên 1.000–100.000 đồng thời cho phép chất rắn hòa tan và các phân tử nhỏ đi qua. Áp suất vận hành thường dao động từ 0,1 đến 0,7 MPa.
3. Lọc nano (NF)
Được đặt tên theo khả năng loại bỏ các hạt khoảng 1 nm (0,001 μm). Thường loại bỏ các chất hữu cơ có trọng lượng phân tử trên 200–400, với tỷ lệ khử muối là 20%–98%. Khả năng loại bỏ ion hóa trị một nằm trong khoảng từ 20%–98%, trong khi các ion hóa trị hai có thể được loại bỏ với tỷ lệ cao hơn từ 90%–98%. Thích hợp để loại bỏ chất màu, tổng lượng carbon hữu cơ (TOC) và độ cứng. Áp suất vận hành thường dao động từ 0,35 đến 1,6 MPa.
4. Thẩm thấu ngược (RO)
Loại bỏ các hạt nhỏ tới 0,0001 μm và các chất hữu cơ có trọng lượng phân tử trên 150–200. Tỷ lệ khử muối có thể vượt quá 95%, khiến đây trở thành phương pháp xử lý sơ bộ chính cho nước có-độ mặn cao và là một trong những công nghệ xử lý nước tiên tiến nhất hiện nay. Ứng dụng của nó ngày càng rộng rãi. Áp suất vận hành thường dao động từ 1,4 đến 6,0 MPa.
Màng thẩm thấu ngược (RO) không chỉ mang lại tốc độ khử muối cao mà còn có chức năng như các bộ lọc có độ chính xác cao. Kích thước lỗ chân lông hiệu quả của chúng có thể nhỏ hơn 0,001 μm (đường kính tóc của con người trên 30 μm), cho phép hệ thống RO loại bỏ chất rắn lơ lửng, vi khuẩn, nội độc tố và các chất gây ô nhiễm khác. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng lỗ chân lông theo nghĩa vật lý không thực sự tồn tại trong màng RO; những lỗ chân lông như vậy chưa bao giờ được quan sát thấy, ngay cả dưới kính hiển vi có độ phóng đại cao-. Điều này làm cho quá trình lọc RO khác biệt cơ bản với các quy trình có lỗ màng thực sự, chẳng hạn như siêu lọc.
Hình minh họa cách nước đi qua màng RO. Nó cho thấy rằng trong quá trình lọc, nước chảy qua gần như toàn bộ bề mặt màng và vận tốc của dòng chảy chính gần bề mặt màng về cơ bản giống với lưu lượng thấm thực tế qua màng.
Khi nước đi qua các lỗ của màng siêu lọc (UF), tổng diện tích mặt cắt ngang của các lỗ nhỏ hơn nhiều so với bề mặt tổng thể của màng. Kết quả là nước gần bề mặt màng UF bị ép qua các lỗ dưới áp suất, khiến tốc độ dòng chảy qua từng lỗ rỗng cao hơn đáng kể so với vận tốc của dòng chính gần bề mặt màng.
Đối với cả quy trình RO và UF, khi nước thấm qua bề mặt màng, các hạt lơ lửng và các tạp chất khác trong nước cấp sẽ được giữ lại trên bề mặt màng. Dòng thấm liên tục tác dụng một lực lên các chất gây ô nhiễm này, ngăn chúng-tái nhập vào dòng chính di chuyển song song với bề mặt màng. Để các chất gây ô nhiễm quay trở lại dòng chảy chính, lực cắt của dòng chảy song song dọc theo bề mặt màng phải thắng được lực cắt của nước thấm. Điều này giải thích tại sao việc duy trì tốc độ dòng nước cấp nhất định là rất quan trọng đối với hệ thống RO. Tuy nhiên, trong màng UF, vận tốc cục bộ qua các lỗ rất cao và dòng chảy song song gần bề mặt màng không đủ để ngăn chặn các chất gây ô nhiễm còn sót lại trên màng.
