Công nghệ RO loại bỏ tạp chất trong nước như thế nào?

1. Các nhóm tạp chất tồn tại trong nước khi chưa xử lý bằng công nghệ RO

Nguồn nước tự nhiên hoặc nước cấp sinh hoạt trước khi xử lý bằng công nghệ RO thường chứa nhiều nhóm tạp chất khác nhau, với bản chất vật lý và hóa học rất đa dạng. 

• Nhóm phổ biến nhất là các ion hòa tan như natri, canxi, magie, clorua, sunfat, nitrat, tạo nên độ mặn và độ cứng của nước. Đây là nhóm tạp chất khó xử lý bằng các phương pháp lọc cơ học thông thường.

• Nhóm kim loại nặng như chì, asen, thủy ngân, cadimi, sắt và mangan, phát sinh từ nguồn nước ngầm, nước mặt hoặc do ô nhiễm công nghiệp. Những kim loại này tồn tại ở dạng ion hoặc phức chất hòa tan, có độc tính cao ngay cả ở nồng độ thấp.

• Nhóm vi sinh vật cũng là nhóm tạp chất nguy hiểm trong nước chưa xử lý, bao gồm vi khuẩn, virus, bào tử, tảo và ký sinh trùng. Nhiều vi sinh vật có kích thước rất nhỏ và khả năng sinh sôi nhanh, gây rủi ro nghiêm trọng cho sức khỏe nếu không được loại bỏ triệt để.

• Nước còn chứa các hợp chất hữu cơ hòa tan như: thuốc trừ sâu, dung môi công nghiệp, hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, chất tạo màu, tạo mùi và các sản phẩm phụ của quá trình phân hủy sinh học. 

Sự tồn tại đồng thời của nhiều nhóm tạp chất này khiến yêu cầu xử lý nước ngày càng cao, và hệ thống lọc nước công nghiệp RO được phát triển để đáp ứng chính xác nhu cầu đó.

2. Khả năng xử lý các chất gây hại trong nước của công nghệ RO

2.1. Cơ chế loại bỏ ion hòa tan 

Cơ chế này dựa trên việc sử dụng áp suất cơ học để ép nước đi qua màng bán thấm theo chiều ngược lại với thẩm thấu tự nhiên.

Ở cấp độ phân tử, phân tử nước có kích thước nhỏ và không mang điện tích, cho phép chúng khuếch tán và di chuyển qua lớp hoạt động của màng RO. Ngược lại, các ion hòa tan như natri, canxi, magie hay clorua tồn tại trong nước dưới dạng ion được hydrat hóa, tức là bao quanh bởi lớp phân tử nước. Kích thước hydrat hóa của các ion này lớn hơn đáng kể so với phân tử nước đơn lẻ.

Bên cạnh yếu tố kích thước, bề mặt màng RO thường mang điện tích nhẹ, tạo ra lực đẩy tĩnh điện đối với các ion cùng dấu. Sự kết hợp giữa cản trở kích thước và tương tác điện tích khiến các ion hòa tan không thể đi qua màng, bị giữ lại ở phía nước cô đặc và được thải ra ngoài.

Nhờ cơ chế này, công nghệ lọc RO có thể loại bỏ phần lớn tổng chất rắn hòa tan trong nước. Làm giảm đáng kể độ mặn, độ cứng và các ion không mong muốn, tạo ra nguồn nước có độ tinh khiết cao và ổn định.

2.2. Công nghệ RO và cơ chế loại bỏ kim loại nặng

Công nghệ thẩm thấu ngược RO xử lý đa dạng nguồn nước cấp

Phần lớn kim loại nặng trong nước tồn tại dưới dạng ion mang điện tích dương hoặc phức chất hòa tan. Khi nước đi qua màng RO, các ion kim loại nặng gặp phải cùng cơ chế cản trở như các ion muối thông thường, nhưng với hiệu quả cao hơn do kích thước hydrat hóa lớn và tương tác mạnh với bề mặt màng.

Ngoài ra, cấu trúc polymer dày đặc của lớp hoạt động màng RO tạo ra một hàng rào vật lý - hóa học khiến các ion kim loại khó có khả năng xuyên qua. Kết quả là các kim loại như chì, asen, thủy ngân hay cadimi bị giữ lại gần như hoàn toàn ở phía nước thải.

Chính nhờ khả năng này, hệ thống RO được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp cho y tế, thực phẩm và công nghiệp điện tử…

2.3. Khả năng loại bỏ vi sinh vật 

Vi sinh vật là nhóm tạp chất có kích thước lớn hơn nhiều so với ion hòa tan, nhưng lại có khả năng gây bệnh nghiêm trọng nếu tồn tại trong nước sinh hoạt. Công nghệ RO có khả năng loại bỏ vi sinh vật gần như tuyệt đối nhờ kích thước lỗ hiệu dụng của màng ở cấp độ phân tử.

Vi khuẩn, virus và ký sinh trùng đều có kích thước lớn hơn rất nhiều so với khoảng trống vi mô trong lớp hoạt động của màng RO. Khi nước được ép qua màng dưới áp suất cao, các vi sinh vật này không thể xuyên qua màng và bị giữ lại hoàn toàn ở phía nước thải.

Không giống như các phương pháp khử trùng hóa học chỉ làm bất hoạt vi sinh vật, RO loại bỏ chúng về mặt vật lý, giúp giảm nguy cơ tái nhiễm và hạn chế việc tạo ra sản phẩm phụ không mong muốn. Nhờ đó, nước sau RO thường đạt mức độ an toàn vi sinh cao, đặc biệt khi kết hợp với các công nghệ bổ trợ như khử trùng UV hoặc ozone.

2.4. Khả năng loại bỏ hợp chất hữu cơ

Công nghệ thẩm thấu ngược RO có khả năng loại bỏ phần lớn các hợp chất hữu cơ hòa tan nhờ cơ chế phân tách chọn lọc của màng.

Các hợp chất hữu cơ có kích thước phân tử lớn hoặc có cấu trúc phức tạp thường bị giữ lại hiệu quả bởi màng RO do không thể đi qua lớp hoạt động dày đặc. Ngay cả với các hợp chất hữu cơ có kích thước nhỏ, tương tác giữa chúng với vật liệu màng và khả năng hòa tan hạn chế trong cấu trúc polymer cũng làm giảm đáng kể khả năng thẩm thấu.

Nhờ đó, RO có thể loại bỏ nhiều chất gây mùi, gây màu, thuốc trừ sâu, dung môi và các hợp chất hữu cơ công nghiệp. Góp phần cải thiện đáng kể chất lượng cảm quan và độ an toàn của nước sau xử lý.

3. Những tạp chất RO không thể xử lý hoàn toàn

Mặc dù công nghệ RO có khả năng loại bỏ rất nhiều nhóm tạp chất, nhưng không phải là giải pháp tuyệt đối cho mọi vấn đề xử lý nước. 

• Một số hợp chất hữu cơ dễ bay hơi hoặc khí hòa tan như: carbon dioxide, ammonia hoặc một số dung môi nhẹ có thể đi qua màng RO ở mức độ nhất định do kích thước nhỏ và khả năng khuếch tán cao.

• Các chất có tính oxy hóa mạnh hoặc clo dư không chỉ khó bị loại bỏ hoàn toàn mà còn có thể gây hư hại cho màng RO nếu không được xử lý trước.

Trong một số trường hợp đặc biệt, RO cần được kết hợp với các công nghệ khác như than hoạt tính, trao đổi ion hoặc khử trùng bổ sung để xử lý triệt để các nhóm tạp chất còn sót lại và đáp ứng các tiêu chuẩn nước khắt khe.

4. Kết luận

Công nghệ lọc RO loại bỏ tạp chất trong nước thông qua cơ chế phân tách ở cấp độ phân tử. Màng RO cho phép xử lý hiệu quả nhiều nhóm tạp chất mà các phương pháp truyền thống không đáp ứng được. Từ ion hòa tan, kim loại nặng, vi sinh vật cho đến phần lớn hợp chất hữu cơ, RO đóng vai trò trung tâm trong các hệ thống xử lý nước hiện đại.

Việc hiểu rõ cơ chế loại bỏ tạp chất của công nghệ RO giúp người sử dụng và đơn vị thiết kế lựa chọn giải pháp phù hợp, tối ưu hiệu quả vận hành và đảm bảo chất lượng nước đầu ra ổn định. 

Biên tập bởi

Senior Nguyễn Minh
⭐⭐⭐⭐

Chuyên gia nội dung với hơn 5 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực tư vấn và lắp đặt hệ thống lọc nước RO công nghiệp tại Kensi.

Thông tin tác giả →