Màng RO là gì? Vì sao màng quyết định hiệu quả lọc nước?

Để hiểu vì sao màng lọc RO lại giữ vai trò then chốt như vậy, cần nhìn nhận màng không chỉ là một vật liệu lọc thông thường, mà là một sản phẩm công nghệ cao. Màng được phát triển dựa trên các nguyên lý vật lý, hóa học và khoa học vật liệu ở cấp độ vi mô.

1. Khái niệm màng RO bán thấm trong xử lý nước

Màng RO là một loại màng bán thấm được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong quá trình thẩm thấu ngược. Màng cho phép phân tử nước đi qua nhưng giữ lại hầu hết các chất hòa tan như muối, kim loại nặng, hợp chất hữu cơ, vi khuẩn và virus.

Màng lọc nước RO công nghiệp

Khác với các vật liệu lọc cơ học thông thường hoạt động theo nguyên lý “giữ lại theo kích thước”, màng lọc RO hoạt động dựa trên sự chênh lệch áp suất và các tương tác vật lý - hóa học ở cấp độ phân tử. Nhờ đó, màng có thể loại bỏ được cả những chất có kích thước cực nhỏ mà các phương pháp lọc khác không xử lý được.

Trong hệ thống lọc nước công nghiệp RO, màng bán thấm đóng vai trò phân tách nước đầu vào thành hai dòng riêng biệt. Dòng nước tinh khiết đi qua màng và dòng nước thải mang theo các tạp chất bị giữ lại. Chất lượng của màng quyết định mức độ phân tách này diễn ra hiệu quả đến đâu.

2. Cấu trúc vi mô của màng RO

Phần lớn màng lọc nước RO hiện đại được chế tạo theo cấu trúc màng composite nhiều lớp. Lớp hoạt động của màng có độ dày cực nhỏ, chỉ vài trăm nanomet, với cấu trúc polymer dày đặc nhưng không hoàn toàn kín. Trong lớp này tồn tại các khoảng trống ở cấp độ phân tử, đủ để phân tử nước đi qua nhưng quá nhỏ đối với hầu hết các ion và phân tử hòa tan. Phía dưới lớp hoạt động là lớp đỡ có cấu trúc xốp hơn, giúp nâng đỡ cơ học và cho phép nước đã được lọc thoát ra khỏi màng.

3. Vật liệu chế tạo màng RO

Hiện nay, vật liệu phổ biến và tiên tiến nhất được sử dụng để sản xuất màng lọc RO là polyamide composite dạng màng mỏng, thường được gọi là Thin-Film Composite Polyamide.

Polyamide là vật liệu polymer có độ bền cơ học cao, khả năng chịu áp suất tốt và tính ổn định hóa học tương đối cao trong môi trường nước. Khi được chế tạo thành lớp màng mỏng composite, polyamide cho phép tạo ra lớp hoạt động có độ chọn lọc rất cao trong khi vẫn duy trì lưu lượng nước hợp lý.

Ngoài polyamide, các lớp đỡ của màng RO thường sử dụng polysulfone hoặc các polymer kỹ thuật khác. Nhằm tăng độ bền cơ học và khả năng chống biến dạng dưới áp suất cao. Sự kết hợp giữa các vật liệu này tạo nên một cấu trúc màng vừa bền, vừa hiệu quả, phù hợp với điều kiện vận hành liên tục của hệ thống RO dân dụng và công nghiệp.

Màng Lọc RO Công Nghiệp CSM RE4040-BE Áp Cao

Dòng màng lọc RO Công nghiệp công nghệ Nhật Bản được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới do CSM TORAY sản xuất;

XEM CHI TIẾT

4. Cơ chế nước và ion đi qua màng lọc RO

Cơ chế hoạt động của màng không đơn thuần là sự “lọc qua lỗ” mà là quá trình vận chuyển chọn lọc ở cấp độ phân tử. Khi áp suất cao được tác động lên nước đầu vào, phân tử nước bị ép đi qua lớp hoạt động của màng. Quá trình này diễn ra nhờ sự hòa tan tạm thời của phân tử nước vào cấu trúc polymer của màng và sau đó khuếch tán sang phía bên kia.

Hiệu quả xử lý nước bằng công nghệ RO

Trong khi đó, các ion hòa tan như natri, canxi, clo hay các kim loại nặng không thể đi qua màng do kích thước hydrat hóa lớn hơn và do tương tác điện tích với bề mặt màng. Các ion này bị giữ lại ở phía nước thải và được cuốn đi theo dòng nước cô đặc.

Cơ chế phân tách này cho phép màng loại bỏ được cả những chất hòa tan rất nhỏ mà các phương pháp lọc cơ học, hấp phụ hoặc trao đổi ion không xử lý triệt để. Đây chính là lý do mà công nghệ RO lọc nước có mức độ tinh khiết cao nhất hiện nay. Hệ thống lọc nước RO ứng dụng trong xử lý nước cấp cho tòa nhà, nhà hàng, khách sạn, bệnh viện, trường học, nhà xưởng… 

5. Độ chọn lọc và độ thẩm thấu của màng RO

Hai đặc tính quan trọng nhất quyết định hiệu quả của màng là độ chọn lọc và độ thẩm thấu. 

• Độ chọn lọc thể hiện khả năng của màng trong việc giữ lại các chất hòa tan và tạp chất. Đặc tính này thường được biểu thị bằng tỷ lệ loại bỏ muối hoặc tổng chất rắn hòa tan. 

• Độ thẩm thấu thể hiện khả năng cho nước đi qua màng, ảnh hưởng trực tiếp đến lưu lượng nước tinh khiết thu được.

Một màng lọc nước RO chất lượng cao cần đạt được sự cân bằng tối ưu giữa hai yếu tố này. Nếu màng có độ chọn lọc quá cao nhưng độ thẩm thấu thấp, hệ thống sẽ cho lưu lượng nước nhỏ và tiêu tốn nhiều năng lượng. Ngược lại, nếu màng có độ thẩm thấu cao nhưng độ chọn lọc kém, chất lượng nước sau lọc sẽ không đạt yêu cầu.

6. Các yếu tố làm suy giảm hiệu quả màng RO

Trong quá trình vận hành thực tế, hiệu quả của màng công nghệ RO có thể suy giảm theo thời gian do nhiều yếu tố khác nhau. 

• Hiện tượng bám bẩn: Khi các chất hữu cơ, vi sinh vật, cặn keo hoặc hạt lơ lửng bám lên bề mặt màng, lớp bám này làm tăng trở lực dòng chảy. Từ đó làm giảm lưu lượng nước và buộc hệ thống phải tăng áp suất để duy trì hiệu suất.

• Hiện tượng đóng cặn: Các lớp cặn vô cơ này không chỉ làm giảm lưu lượng mà còn có thể gây hư hỏng bề mặt màng nếu không được kiểm soát tốt.

• Nhiệt độ, áp suất vận hành: Khi nhiệt độ quá cao hoặc áp suất vượt quá giới hạn thiết kế cũng làm giảm tuổi thọ màng và hiệu suất lọc.

Chất lượng bộ lọc thô ảnh hưởng đến độ bền của hệ thống màng RO

• Chất lượng hệ thống tiền xử lý: Một hệ tiền xử lý kém sẽ khiến màng nhanh chóng bị bẩn, giảm hiệu quả và tăng chi phí bảo trì, thay thế.

7. Kết luận

Màng lọc RO không chỉ là một bộ phận trong hệ thống lọc nước mà là yếu tố quyết định trực tiếp đến hiệu quả, độ bền và chi phí vận hành của toàn bộ hệ thống. Từ cấu trúc vi mô, vật liệu chế tạo cho đến cơ chế phân tách và các đặc tính chọn lọc - thẩm thấu, mọi khía cạnh của màng đều ảnh hưởng đến chất lượng nước sau lọc.

Hiểu đúng về màng RO giúp người sử dụng và đơn vị thiết kế lựa chọn giải pháp phù hợp, vận hành hệ thống hiệu quả và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Trong bối cảnh nhu cầu nước sạch ngày càng cao, màng lọc tiếp tục giữ vai trò trung tâm trong các công nghệ xử lý nước hiện đại.

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 →