Với sự tăng trưởng liên tục trong nhu cầu xử lý nước toàn cầu, màng thẩm thấu ngược (RO) đóng vai trò không thể thay thế trong khử mặn nước biển và xử lý nước thải công nghiệp. Tuy nhiên, khi tuổi thọ dịch vụ tăng lên, việc làm sạch màng và làm sạch hóa học dẫn đến suy giảm hiệu suất, dẫn đến một lượng lớn màng RO chất thải, đặt ra những thách thức đáng kể đối với môi trường và phục hồi tài nguyên. Người ta ước tính rằng vào năm 2025, số lượng toàn cầu của các phần tử màng RO toàn cầu sẽ vượt quá 2 triệu. Để cho phép tái sử dụng, màng RO chất thải có thể được xử lý bằng các công nghệ tái tạo oxy hóa, có thể được phân loại thành bốn phương pháp chính.
1. Quá trình oxy hóa
Các màng RO chất thải được ngâm trực tiếp trong dung dịch oxy hóa, trong đó lớp chọn lọc polyamide (PA) bị phân hủy và chuyển thành màng nano (NF) hoặc siêu lọc (UF).
Các chất oxy hóa phổ biến: Natri hypochlorite (NaClo), kali permanganate (KMNO₄), hydro peroxide (H₂O₂).
Những phát hiện chính:
NaClO achieves efficient degradation through amide bond cleavage under alkaline conditions (pH>10), và cường độ oxy hóa (ppm · h) có mối tương quan tích cực với thời gian điều trị.
KMNO₄ cho thấy hiệu suất oxy hóa tốt hơn trong điều kiện axit, nhưng cơ chế phản ứng của nó cần được nghiên cứu thêm.
H₂O₂ dựa vào phản ứng Fenton để tạo ra các gốc tự do (OH ·) tấn công lớp PA và yêu cầu xúc tác ion sắt.
2.Pretreatment + oxy hóa
Để giải quyết các chất ô nhiễm bề mặt màng (ví dụ, chất hữu cơ, chất keo, tỷ lệ vô cơ), làm sạch axit-bazơ hoặc ngâm trước dung môi được sử dụng để khôi phục hiệu suất màng trước khi xử lý oxy hóa.
Làm sạch axit-bazơ: Loại bỏ các chất gây ô nhiễm như Al³⁺ và SI, ngăn ngừa sự phân hủy quá mức trong quá trình oxy hóa.
Sưới nước trước: ngâm trong ethanol hoặc isopropanol giúp khôi phục các lỗ chân lông bị sụp đổ do sấy khô, tăng cường hiệu quả oxy hóa tiếp theo.
3. Quá trình oxy hóa hiệp đồng
Kết hợp các phương pháp vật lý hoặc hóa học để tăng cường hiệu quả oxy hóa:
Siêu âm hỗ trợ: siêu âm 40 kHz kết hợp với KMNO₄ có thể làm giảm thời gian điều trị từ 165 giờ xuống còn 15 phút, với sự gia tăng gấp mười lần.
Xúc tác ion kim loại: Ca²⁺, Fe²⁺, v.v., có thể tăng tốc phản ứng oxy hóa của NaClo và giảm cường độ oxy hóa cần thiết.
Quá trình hình ảnh-Fenton: Ánh sáng UV kết hợp với NaClo nhanh chóng làm suy giảm lớp PA thông qua tấn công gốc tự do.
4. Quá trình oxy hóa + sau điều trị
Sau khi oxy hóa, hiệu suất có thể được cải thiện hơn nữa thông qua sửa đổi hoặc tái thiết lớp chọn lọc:
Lớp phủ bề mặt: Các vật liệu ưa nước như axit tannic (TA) và sericin được sử dụng để sửa chữa lớp PA, tăng cường đặc tính chống cháy.
Phản ứng trùng hợp liên vùng: Tái cấu trúc các lớp chọn lọc NF hoặc UF trên chất nền bị suy giảm để đạt được nâng cấp hiệu suất.
Ứng dụng thực tế
Xử lý nước uống: Màng siêu lọc được tái sinh bằng quá trình oxy hóa NaClo đã được áp dụng cho việc cung cấp nước ở các vùng xa xôi, với các tiêu chuẩn nước uống.
Xử lý nước thải bãi rác: Các màng tái sinh đã chứng minh thông lượng ổn định và hoạt động áp suất thấp trong một nghiên cứu thí điểm {1}} tháng.
Tái sử dụng nước thải công nghiệp: màng NF tái sinh oxy hóa đạt được tỷ lệ loại bỏ thuốc nhuộm 96% và cải thiện đáng kể hiệu quả tách muối.
Mặc dù những tiến bộ đáng kể đã được thực hiện trong các ứng dụng thực tế, các tắc nghẽn kỹ thuật vẫn còn, chẳng hạn như các quá trình phức tạp và ảnh hưởng đáng kể của các loại ô nhiễm ban đầu đến hiệu suất màng tái sinh.
Việc tái chế oxy hóa của màng RO chất thải không chỉ cho phép tái chế tài nguyên nước mà còn đưa ra những ý tưởng mới cho quá trình chuyển đổi màu xanh lá cây của ngành xử lý nước. Với sự cải tiến liên tục của công nghệ oxy hóa và kết hợp các giải pháp thông minh, nó đang giúp thúc đẩy sự phát triển bền vững hơn nữa.
