Nội dung bài viết
Giới thiệu
Anh em làm trong nghề vận hành hệ thống lọc nước thẩm thấu ngược màng RO có kinh nghiệm sẽ nhận thấy tại sao nước đầu ra sau hệ RO có pH thấp hơn so với nước đầu vào. Trong bài viết này mình sẽ đi giải thích lý do tại sao và hướng dẫn cách làm thế nào để nước đầu ra có điện trở suất của nước cao hơn, nghĩa là tinh khiết hơn.
Cấu trúc màng RO
Màng RO là một cấu trúc có các lỗ rỗng có kích thước 0.001 micromet. Do đó, nguyên lý lọc của nó là cho các phân tử ngoài nước có kích thước nhỏ hơn 0.001m đi qua và ngăn không cho các phân tử có kích thước lớn hơn 0.001 micromet đi qua. Đó là lý do tại sao, chúng ta thấy một số ion tan trong nước không thể loại bỏ bởi màng RO mà phải qua bước lọc tiếp theo bằng hạt nhựa trao đổi ion, thì mới loại bỏ được.
Bình thường nước lọc qua dãy màng lọc RO đầu tiên sẽ có điện dẫn khoảng 10 -100 Microsiment/cm2 (tùy nước đầu vô), nước sau RO dãy thứ hai có điện trở sẽ từ 0.1 -2 Mohm (điện trở bằng 1/diện dẫn). Một trong những nguyên nhân làm cho điện dẫn của nước sau RO cao là do khí CO2 tan trong nước. CO2 tan trong nước và tạo ra acid yếu là H2CO3.
Tuy nhiên, acid này không bền và phân ly thành HCO3- và CO3 2- , đây là một phản ứng chuyển dịch phụ thuộc vào pH của nước. Nếu pH của nước ở mức nhỏ hơn 6.0, Phản ứng sẽ đi theo chiều từ phải sang trái, tức là vẫn duy trì CO2 trong nước. Nếu pH của nước lớn hơn 6.0 thì phản ứng đi theo chiều từ trái sang phải, nghĩa là tạo ra HCO3- và CO3 2-, ở pH bằng 8.5 trở lên, CO2 sẽ chuyển hóa hoàn toàn thành HCO3- và CO3 2-. (Cái này hơi học thuật một xíu, các bạn vẽ sơ đồ phản ứng ra và xem hình trên của mình thì sẽ hiểu nhé)
Tại sao pH nước đầu ra sau màng lọc RO lại thấp hơn
Như mình đã trình bày về kích thước lỗ màng RO ở trên, vấn đề mấu chốt ở đây là kích thước phân tử HCO3- và CO3 2- lớn hơn lỗ màng (lý do lớn hơn là vì nó có đến 3 nguyên tử oxy, CO2 chỉ có 2) nên bị loại bỏ theo dòng RO reject và kết quả là nước tinh khiết hơn, có độ dẫn điện thấp hơn. Ngược lại, CO2 có kích thước phân tử nhỏ hơn lỗ màng nên vẫn đi qua được màng, đi vào dòng sản phẩm. Và khi đi vào dòng sản phẩm, nó tạo ra hai ion HCO3- và CO3 2-, dẫn điện nên làm điện dẫn của nước dòng sản phẩm cao.
Vậy câu hỏi đặt ra là có cách nào để màng RO loại bỏ được CO2 tan trong nước không. Câu trả lời rất đơn giản là làm sao để CO2 trong nước tồn tại ở hai dạng HCO3- và CO3 2-. Để làm được điều đó, chúng ta phải duy trì pH ở ngưỡng trên 6.5. Theo kinh nghiệm mình vận hành thì nên chỉnh pH về 8.0-8.5. Chúng ta có thể làm điều này bằng cách châm NaOH vào nước để duy trì pH ở ngưỡng 8.0-8.5… Còn tiếp
Anh em nào làm ở các hệ thống lớn lưu ý cái này nhé, nhất là các hệ thống cấp nước cho nồi hơi (ngăn ngừa CaCO3 gây cáu cặn), và hệ thống DI (giảm tải cho hạt nhựa).
Lưu ý trong quá trình châm NaOH trong hệ thống lọc RO
Trải qua một số bài học trong quá trình vận hành cái này, mình có một số lưu ý cho các bạn như sau để không làm hư hỏng màng RO và thiết bị.
Đừng châm NaOH trực tiếp
Thứ nhất, đừng châm NaOH trực tiếp mà hãy pha ra thật loãng (1 lít NaOH 45% pha với 100 lít nước). Lý do để pha loãng là để không bị đóng muối. Trước đây ở một nhà máy mình làm, mình châm trực tiếp NaOH vào nước đầu vào, chạy khoảng được 1 năm thì bơm bị sự cố không chạy được nữa. Lúc tháo bơm ra để kiểm tra thì thấy muối bám đầy ở khoang bơm và cánh bơm. Nên các bạn rút kinh nghiệm, đừng châm NaOH đậm đặc vào hệ thống, dù NaOH tan tốt trong nước.
Bảo vệ bơm định lượng
Một lý do nữa không nên châm NaOH đậm đặc vì sẽ nhanh làm màng của bơm định lượng hóa chất bị hỏng, đồng ý là màng PP hoặc PTFE sẽ làm việc tốt với NaOH đậm đặc. Tuy nhiên, mình thấy nếu chạy với hóa chất không pha ra, màng và ron của bơm định lượng thực tế sẽ nhanh bị hỏng hơn rất nhiều so với khi các bạn chạy với hóa chất loãng, dẫn đến rò rỉ hóa chất ở fitting nối đầu vào và đầu ra của bơm. Nếu các bạn đang chạy với hóa chất NaOH đậm đặc thì pha loãng ra để chạy một thời gian rồi so sánh tuổi thọ của màng bơm định lượng và tần suất hóa chất bị rò rỉ khi chạy đậm đặc có giảm đi không nhé.
Vị trí châm NaOH
Thứ ba, nếu hệ thống có 2 giai đoạn ( 2 stage hay còn gọi là là 2 pass), thì vị trí châm dung dịch loãng NaOH là vào giữa bước (pass/stage) một và hai của hệ thống lọc thẩm thấu ngược RO. Cái này rất quan trọng, mình nhắc lại lần nữa là phải châm sau bước một, nếu như hệ thống có 2 pass.
Lý do là trong nước đầu vào hệ thống lọc thẩm thấu ngược RO, đặc biệt là nước có độ cứng cao như nước ngầm và không có cột làm mềm nước hoặc làm mềm nước không hiệu quả, sẽ có sự hiện diện của Ca2+. Khi chúng ta nâng pH ở nước đầu vào bước một, CO2 sẽ hiện diện ở HCO3- và CO3 2-, và đó là lúc Ca2+ kết hợp với CO3 2-, tạo ra muối CaCO3 bám lên bề mặt màng,và màng sẽ bị tắt rất nhanh. Những hệ thống có châm NaOH, các bạn lưu ý vấn đề này nhé.
Theo dõi thông số độ dẫn điện
Lưu ý thứ tư khi điều chỉnh châm NaOH, các bạn theo dõi thông số điện dẫn của nước nhé. Các hệ thống có cảm biến đo online điện dẫn ( conductivity) sẽ rất dễ chỉnh, các bạn sẽ thấy giá trị conductivity thay đổi theo giá trị pH của nước. Châm NaOH dư khoảng pH 8-8.5 cũng không tốt nha mấy bạn, lúc đó các bạn sẽ thấy conductivity của nước đi xuống.
Các bạn có thể tham khảo khóa học vận hành tối ưu hệ thống xử lý nước siêu tinh khiết tại đây.
Tham khảo fanpage: https://www.facebook.com/helocnuocro để đọc các bài chia sẻ hay về kinh nghiệm lọc nước màng RO
