Tìm hiểu các công nghệ Lọc nước khác nhau

20/10/2016 02:20 PM -  86
Tìm hiểu về thuật ngữ Nano, các loại lọc nước ứng dụng công nghệ nano, và sự thật công dụng của từng loại

CÔNG NGHỆ NANO VÀ CÁC ỨNG DỤNG TRONG LỌC - XỬ LÝ NƯỚC:

 Công nghệ Nano là gì:

Nano - nghĩa đen là "một phần tỉ mét " - tương đương kích thước lọc của màng R.O.

Công nghệ nano, giúp người ta đưa vật liệu đến trạng thái kích thước nano. Tại kích thước này, các cấu trúc được xây dựng lên sẽ rất rất nhỏ, mang lại nhiều lợi ích cho đời sống.

Ví dụ, với các vật liệu có kích thước nano, các nhà khoa học đang chế tạo một máy phát hiện ung thư có kích thước bằng một tế bào hồng cầu, đưa vào cơ thể di chuyển đến tận các mạch máu, hoặc tạo ra những con chip điện tử có kích thước nhỏ hơn hàng trăm lần so với kích thước truyền thống, giúp cho các sản phẩm điện tử ngày càng nhỏ gọn. Trong công nghệ xe hơi, người ta phủ các hạt cỡ nano TiO2 lên kính xe, các hạt này có chức năng giống như trên bề mặt lá khoai nước, không cho nước bám dính vào kính xe, giúp lái xe nhìn rõ đường ngay cả khi trời mưa và không bị khó chịu bởi cần gạt nước mưa. Trong chế tạo máy giặt, người ta phủ phân tử bạc (Ag) ở kích thước nano lên lồng máy giặt để hạn chế việc vi khuẩn sinh sống trong lồng giặt khi đã giặt xong. 

Công nghệ Nano - thuật ngữ bị lạm dụng:

Như trên vừa nói, "công nghệ Nano" là một thuật ngữ chung trong nhiều ngành công nghiệp. Ngay kể cả khi chưa tạo ra các vật liệu mang kích thước nano, nhưng "có khuynh hướng tạo ra các cấu trúc vật liệu siêu nhỏ" là các nhà sản xuất liền dùng ngay từ nano cho sản phẩm của mình.

Cũng chính vì cái "chung" đó, cộng với sự hiểu biết có hạn của người dân, mà thuật ngữ Nano bị lạm dụng. Trong đời sống hàng ngày, ta gặp biết bao "nano": dầu gội đầu công nghệ Nano, bình tu ti trẻ em công nghệ Nano, máy lọc không khí công nghệ nano, máy lọc nước công nghệ Nano, tủ lạnh công nghệ nano, chén bát công nghệ nano, kem lăn lách công nghệ nano, kem chống nắng công nghệ nano... hầu hết, các "nano" trong các sản phẩm này chỉ chiếm chưa đến 1% trị giá sản phẩm, việc quảng cáo công nghệ Nano nhằm phát triển hình ảnh sản phẩm trong mắt khách hàng. 

CÓ BAO NHIÊU LOẠI CÔNG NGHỆ NANO LỌC NƯỚC?

1. Công nghệ lọc nước Nano, dạng màng Nano U.S.A (NF):

Đây là công nghệ dùng màng lọc, có khe lọc kích thước 1nanomet được phát triển đầu tiên bởi các công ty của Mỹ, điển hình là công ty Zenon, công ty Dow... Do sử dụng màng lọc có khe hở nhỏ, cho nên nó có thể dễ dàng loại bỏ tới 100% vi khuẩn, vi rút. Đối với các ion kim loại, tỷ lệ loại bỏ đạt khoảng 40, 50% hoặc 90%. Màng Nano được dùng trong các nhà máy sản xuất nước đóng bình, trong các khu vực nước nợ, và cung cấp nước sạch sinh hoạt. Ưu điểm của màng Nano là áp lực thẩm thấu thấp hơn nhiều so với màng R/O, cho nên tiết kiệm năng lượng hơn.

Khả năng lọc của công nghệ Màng Nano được minh họa theo hình dưới đây:

 

Đây là một dạng công nghệ lọc nước Nano có ứng dụng rộng rãi nhất và hiệu quả nhất trên thế giới hiện nay

2. Công nghệ Lọc nước sử dụng phân tử Bạc (sử dụng phân tử bạc: Ag+ làm nhân tố diệt vi khuẩn - kiểu do Nga sản xuất):

Công nghệ này được sử dụng rộng rãi, trên thế giới có hàng trăm nhà cung cấp, trong đó nhập về Việt nam phổ biến là của Nga. 

Các phân tử nano bạc thường được kết hợp trong các lõi than hoạt tính, hoặc các lõi lọc có kết hợp với các vật liệu hấp phụ khác.

Xét về khả năng diệt vi khuẩn thật sự của kim loại bạc thì bạc có khả năng tiêu diệt vi khuẩn nếu thời gian tiếp xúc của con vi khuẩn với ion bạc Ag+ là lớn hơn 6 phút.

Tức là nguy cơ vi khuẩn còn nguyên trong nước uống là 100% nếu nước tiếp xúc với bạc ít hơn 6 phút. 

Các lõi lọc Nano do Nga chế tạo: được cải tiến để Nano bạc có thể giết chết được vi khuẩn, kìm hãm vi khuẩn phát triển. Nguyên lý của lõi lọc là: người ta tạo ra các lõi lọc có khe lọc rộng từ 0.01micron tới 0.1micron (nguồn: geyser), có thể ngăn được con vi khuẩn không đi xuyên qua lõi lọc. Khi con vi khuẩn đi vào lõi lọc, nó bị mắc kẹt tại các khe lọc.

Với vật liệu lọc nước được trộn với phân tử bạc (Ag+) kích thước từ 20 đến 30nanomet, khi nằm tại các khe lọc, bạc Nano có đủ thời gian để giết chết con vi khuẩn, tuy xác vi khuẩn nằm lại trong lõi lọc, nhưng tránh được nguy cơ vi khuẩn phát triển và phá vỡ tấm lọc. Các lõi lọc của Nga sản xuất có thế mạnh là diệt vi khuẩn.

Trên thực tế, việc đưa bạc (Ag+) trộn lẫn vật liệu lọc đã đượ1c nhiều nhà chuyên môn nghiên cứu từ hàng chục năm trước đây, tổ chức đầu tiên trên thế giới nổi tiếng với việc đưa bạc nano vào lõi lọc là "Potter and Peace" và Ron Rivera (Mỹ)  với việc thành công đưa bạc Ag+ vào trộn lẫn với vật liệu gốm (gồm đất nung, trộn với than đốt từ mùn cưa, hoặc vỏ chấu) để làm lõi lọc nước uống ngay giá rẻ từ năm 1998. Tổ chức phi lợi nhuận này hiện có 35 nhà máy sản xuất tại 18 quốc gia.

Tuy nhiên, nhiều quốc gia tiên tiến trên thế giới khuyến cáo không nên xử dụng bạc trong lọc nước, vì nó có thể gây ra một trạng thái kim loại nặng (Ag+) có hại cho cơ thể con người.

 

Ý nghĩa của từ "nano" đối với lõi lọc này không phải là kích thước lọc đạt cỡ nano, mà là ứnng dụng bạc (Ag+) cỡ 30nm trong việc diệt vi khuẩn - "Nano" ở đây đây là một lựa chọn từ ngữ tiếp thị có hiệu quả.

Khả năng làm mềm nước kém: Ngoài công nghệ bạc nano, các lõi này còn có thêm chức năng làm chuyển đổi cấu trúc của canxi trong nước thành dạng aragonite, giúp hạn chế canxi bám vào các thiết bị đun, chứa nước. Tuy nhiên, nó không loại bỏ được canxi ra khỏi nước. Tức là nếu nguồn nước nhiễm canxi cao, thì lõi aragon chỉ làm cho canxi không bám vào thiết bị, chứ không loại bỏ được ra khỏi nguồn nước uống như công nghệ trao đổi ion hoặc R/O. Các lõi này không có khả năng xử lý nước siêu cứng như các nhà phân phối đưa tin, và không thể xử lý nước cứng ở quy mô công nghiệp.

Cơ chế "aragonite" không phải được phát minh ở Nga. Hiện nay, trên thế giới có nhiều sản phẩm xử lý nước chống cáu cặn dạng kiểu aragonite như sản phẩm Selector hoặc Everpure... và nhiều công ty khác...

Đối với các nguồn nước nhiễm canxi cao, các máy lọc nước của Nga vẫn phải kết hợp các phương tiện trao đổi ion truyền thống và vẫn phải hoàn nguyên theo nguyên tắc thông thường (Aragon 2).

Tóm lại, máy lọc nước ứng dụng công nghệ nano bạc Ag+ của Nga là một dòng sản phẩm nhỏ, có tính thương mại, nhưng nó không phải là một đột phá trong công nghệ xử lý nước, càng không phải là phát minh mới của nhân loại. Hiện nay, nó chỉ được ứng dụng trong lĩnh vực máy lọc nước gia đình.

Đối với nguồn nước nợ, nước mặn: máy "nano" do Nga sản xuất không thể lọc được nước mặn, nước nợ.

Có khử được ion không?: Hiện nay, các máy "nano" do Nga sản xuất không liên quan gì đến các sản phẩm nước công nghệ cao như nước khử ion hoặc phục vụ sản xuất điện tử...

3. CÔNG NGHỆ LỌC NƯỚC KIỂU NANO CERAMIC (GỐM NANO):

 

Vật liệu chính để sản xuất ra gốm nano (trong lọc nước) là vật liệu diatomite.

Diatomite được hình thành từ một loại tảo biển đã bị hóa thạch hàng triệu năm dưới biển sâu. Khi còn sống, các loài tảo này có kích thước siêu nhỏ, các cơ quan thu gom thức ăn trên cơ thể chúng là rất nhiều các lỗ nhỏ li li, kích thước khoảng 100nanomet, khi nước đi qua cơ thể chúng thì các chất huyền phù làm thức ăn cho chúng được giữ lại tại các lỗ này. Sau khi các tảo này bị hóa thạch, chúng tạo thành các mỏ diatomite dưới đại dương. Chúng có đặc tính là tỉ lệ các lỗ xốp rỗng trên diện tích rất lớn, giúp chúng có khả năng lọc nước (nhỏ hơn kích thước vi khuẩn) với tốc độ dòng chảy cao. Nhiều công ty sản xuất các sản phẩm gốm xốp lọc nước đã quảng cáo sản phẩm của mình là các công nghệ "lọc gốm ứng dụng công nghệ Nano" với lý do là khe lọc ở kích thước "nanomet". 

Người ta sản xuất các sản phẩm gốm lọc bằng cách nghiền hóa thạch diatomite thành bột, sau đó định hình bột này thành các tấm lọc. Kể cả sau khi bị nghiền thành một hạt bột, trên hạt bột diatomite đó vẫn còn rất nhiều khe lọc nhỏ. Việc định hình tấm lọc có thể được tiến hành bằng đất xét hoặc xi măng, sau đó được nung đến nhiệt độ thích hợp. 

Việc sản xuất, ép bột vật liệu diatomite xốp tại các lực ép có thể giúp tạo ra các khe lọc và công suất lọc khác nhau.

Các ứng dụng: gốm ngậm dầu trong ngành cơ khí, lọc không khí, lọc dầu, lọc nước...

Trong lọc nước, người ta đưa hạt nano bạc Ag+ vào các khe của lõi lọc tạo ra các sản phẩm lọc gốm nano silver.

Trên đây là những bí quyết vật liệu và công nghệ sản xuất gốm lọc nano ceramic chất lượng cao mà bạn là một trong những người đầu tiên ở Việt Nam được biết đến.

Bài viết cùng chủ đề