Quá trình thẩm thấu trong tự nhiên: thẩm thấu là quá trình xảy ra giữa hai dung dịch, được ngăn bởi một lớp màng bán thấm, nước xu hướng sẽ di chuyển từ dung dịch có nồng độ thấp sang dung dịch có nồng độ cao hơn làm cân bằng nồng độ và tỉ lệ hòa tan dung môi.
1. Quá trình thẩm thấu
Quá trình thẩm thấu trong tự nhiên: thẩm thấu là quá trình xảy ra giữa hai dung dịch, được ngăn bởi một lớp màng bán thấm, nước xu hướng sẽ di chuyển từ dung dịch có nồng độ thấp sang dung dịch có nồng độ cao hơn làm cân bằng nồng độ và tỉ lệ hòa tan dung môi.
2. Quá trình thẩm thấu ngược
Quá trình thẩm thấu ngược trái với quá trình thẩm thấu: nước được đẩy từ nơi có nồng độ cao sang dung dịch có nồng độ thấp hơn bằng cách dùng áp lực đẩy, chất tan được tách ra khỏi dung dịch và chỉ có nước nguyên chất đi qua được lớp màng bán thấm.
Thẩm thấu ngược bao gồm một quá trình làm sạch nước ban đầu được phát triển để khử muối có trong nước biển. Ý tưởng tạo ra quá trình này là làm cho nước biển có thể sử dụng được cho các hoạt động của cuộc sống như ăn uống, giặt giũ, tái chế và thậm chí là sản xuất năng lượng. Quá trình này đã rất thành công và nó hoạt động một cách hiệu quả trong việc loại bỏ muối và các khoáng chất biển khác ra khỏi nước biển. Các nhà máy xử lý nước và các hệ thống thiết bị làm sạch đã sử dụng nhiều quá trình thẩm thấu ngược để lọc sạch và làm thanh khiết nước cũng như sản xuất nước đóng chai.
3. Màng RO
- Màng RO viết tắt từ hai chữ Reverse Osmosis, là ứng dụng của quá trình thẩm thấu ngược, dòng chảy đi từ nơi có nồng độ cao tới nơi có nồng độ thấp nhờ việc trợ áp cho dòng chảy bằng bơm tăng áp. Vì kích thước của mắt lỗ rất nhỏ nên hầu như chỉ nước mới có thể đi qua màng, những thứ còn lại như huyền phù, vi khuẩn, vi rút, muối khoáng, ion phân tử nhỏ, ion phân tử lớn đều bị giữ lại.
- Màng lọc RO được sản xuất từ chất liệu Polyamide, công nghệ lọc RO được phát minh và nghiên cứu từ những năm 50 của thế kỷ trước và phát triển hoàn thiện vào thập niên 70 sau đó. Đầu tiên nó được nghiên cứu và ứng dụng chủ yếu cho lĩnh vực hàng hải và vũ trụ của HOA KÌ. Được phát minh bởi nhà khoa học Oragin. Sau này công nghệ RO được ứng dụng rộng rãi vào trong đời sống và sản xuất, như sản xuất nước uống, cung cấp nước tinh khiết cho sản xuất thực phẩm, dược phẩm hay phòng thí nghiệm...
- Nguyên lý hoạt động của màng RO: 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 0,001 micromet (nhỏ hơn 500,000 lần so với đường kính một sợi tóc của con người) 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.
- Nước đầu vào một hệ thống thẩm thấu ngược có thể lấy từ ba nguồn chủ yếu: nước máy, nước ngầm và nước biển, trong đó nước máy là nguồn phổ biến nhất. Các tạp chất và cặn có trong nước máy có thể được loại bỏ dễ dàng với một hệ thống RO và hơn nữa, nó cũng làm mềm nước và loại bỏ được các loại mùi vị. Nước lấy từ các nguồn này, sau khi đi qua hệ thống RO được phân loại dựa trên cơ sở hàm lượng Tổng chất rắn hòa tan (Total Dissolved Solid-TDS) có trong nước có trong nước uống nên nhỏ hơn 1,000 PPM. Nước có hàm lượng TDS cao hơn có thể được dùng cho các mục đích công nghiệp khác như phục vụ nông nghiệp, khai thác mỏ, đóng chai.
4. Ứng dụng của hệ thống thẩm thấu ngược trong hộ gia đình
Hệ thống thẩm thấu ngược được thiết kế cẩn thận hơn cho mục đích sử dụng của hộ gia đình và có các lớp màng lọc có chất lượng cao để đảm bảo có được nước uống chất lượng cao và hàm lượng TDS ít nhất, một vài điểm đặc trưng như:
- Hệ thống có nhiều công đoạn lọc và các quá trình xử lý tiếp theo để loại trừ các chất rắn hòa tan, clo, florua và các vi sinh vật khác ra khỏi nước được xử lý.
- Trong công đoạn lọc thứ cấp, nước được xử lý để tạo tính kiềm vì nước từ sau quá trình thẩm thấu ngược đôi khi có tính chất axit.
- Các lớp màng lọc có thể được thay thế dễ dàng và chỉ mất ít chi phí.
- Vòi nước lọc có thể kết nối dễ dàng với các thiết bị phân phối nước của bạn.
- Hệ thống hoạt động tự động, có thể tự ngắt quá trình lọc khi bình nước đầy.
5. Những bộ phận cơ bản của máy lọc nước RO cho gia đình
- Lọc sơ cấp: Một bơm áp lực được sử dụng để tạo ra áp lực bên ngoài đẩy nước đi qua hệ thống lọc. Ở công đoạn này, nước được trải qua quá trình tiền xử lý loại bỏ các chất gây ô nhiễm như cát, chất bẩn và các khoáng chất lắng đọng khác. Các lõi lọc sử dụng ở đây gọi là lõi lọc cặn, đôi khi nước bị nghi nhiễm xăng dầu, lõi lọc cacbon cũng sẽ được sử dụng trong công đoạn lọc sơ cấp để bảo vệ các lớp màng lọc.
- Thiết bị thẩm thấu ngược (Màng lọc RO): đây là yếu tố cơ bản của hệ thống. Các lớp màng thẩm thấu ngược được thiết kế đặc biệt được sử dụng trong thiết bị này để lọc nước và loại bỏ khỏi nước tất cả các loại tạp chất, vi khuẩn.
- Lọc thứ cấp: được sử dụng để loại bỏ các loại mùi vị còn lại, đồng thời tạo độ ngọt trong nước. Lọc thứ cấp thường là các lõi lọc carbon.
- Bình chứa nước: Một bình chứa lớn được sử dụng để tích trữ nước đã được lọc. Bình nước này thường có thể tích trữ khoảng 2.5 galông nước. Nước này có thể được dùng cho các mục đích để uống hoặc các nhu cầu sử dụng khác.
