HỆ THỐNG LỌC THẨM THẤU NGƯỢC RO

Hiện tượng thẩm thấu là hiện tượng các phân tử nước di chuyển từ nơi có nồng độ thấp hơn đến nơi có nồng độ cao hơn khi hai dung dịch có nồng độ khác nhau tiếp xúc với nhau qua một màng đặc biệt gọi là “màng bán thấm”.

Ví dụ, nếu nước tinh khiết (nước tinh khiết không pha trộn) và nước muối được đặt trong một bình chứa được ngăn cách bởi một màng bán thấm, các phân tử nước sẽ di chuyển từ phía nước tinh khiết sang phía nước muối vì phía nước tinh khiết có nồng độ thấp hơn. Kết quả là, thể tích của phía nước muối sẽ tăng dần và mực nước cũng sẽ dâng lên.

Hiện tượng thẩm thấu này xảy ra do một nguyên lý tự nhiên nhằm cân bằng nồng độ ở cả hai phía, và nó thường xuyên xảy ra trong cơ thể chúng ta.

Ví dụ, màng tế bào trên thành ngoài của tế bào hoạt động như một màng bán thấm trong ví dụ trên, điều chỉnh sự cân bằng nước bên trong và bên ngoài tế bào. Sự điều chỉnh cân bằng nước này cũng là do hiện tượng thẩm thấu.

* Màng bán thấm là loại màng cho phép các phân tử nhỏ như nước đi qua nhưng không cho các phân tử tan như muối và đường đi qua.

---

Hiện tượng thẩm thấu ngược là gì?

“Thẩm thấu ngược” là hiện tượng trong đó các phân tử nước di chuyển theo hướng ngược lại với quá trình thẩm thấu tự nhiên. Nói cách khác, đó là một cơ chế buộc các phân tử nước di chuyển từ vùng có nồng độ cao hơn đến vùng có nồng độ thấp hơn. Nó được gọi là “thẩm thấu ngược” vì nó đảo ngược hướng của quá trình thẩm thấu tự nhiên.

Ví dụ, hãy tưởng tượng nước tinh khiết và nước muối được đặt trong một bình chứa được ngăn cách bởi một màng bán thấm. Nếu để yên, các phân tử nước ở phía nước tinh khiết sẽ di chuyển về phía nước muối do quá trình thẩm thấu. Tuy nhiên, bằng cách tác dụng áp suất lên phía nước muối, các phân tử nước có thể bị buộc quay trở lại phía nước tinh khiết. Muối trong nước muối không thể đi qua màng bán thấm và vẫn ở lại phía nước muối, trong khi chỉ có các phân tử nước tinh khiết đi qua màng và di chuyển sang phía nước tinh khiết. Kết quả là, có thể thu được nước sạch, không chứa muối.

“Máy lọc nước bằng màng thẩm thấu ngược” là máy lọc nước sử dụng quy trình thẩm thấu ngược này trong thực tế.

---

Máy lọc nước thẩm thấu ngược là gì?

Máy lọc nước thẩm thấu ngược là thiết bị lọc nước hiệu suất cao áp dụng nguyên lý của “hiện tượng thẩm thấu ngược” đã đề cập ở trên [※1]. Nó được biết đến là máy lọc nước có thể lọc các tạp chất có trong nước máy ở mức nanomet (một phần tỷ mét), loại bỏ chúng gần như hoàn toàn [※2].

Đặc điểm nổi bật nhất của nó là việc sử dụng màng gọi là “màng thẩm thấu ngược”. Màng thẩm thấu ngược là một màng bán thấm được sử dụng để chiết xuất nước tinh khiết bằng hiện tượng thẩm thấu ngược, và có khả năng cho phép các hạt có kích thước bằng phân tử nước đi qua.

Người ta nói rằng việc sử dụng màng lọc này có thể loại bỏ gần như hoàn toàn các tạp chất như:

Vi khuẩn, Virus, Chì, Cadmium, Assenic, Nhôm, Amiăng, Bisphenol A, Trihalomethanes, Clo, Vật liệu phóng xạ, Thuốc trừ sâu, Nitrat Nitơ, Nitrit Nitơ, Dioxin, Chất gây hại môi trường, Trichloroethylene,Tetrachloroethylene, v.v.

Một ưu điểm lớn khác của máy lọc nước thẩm thấu ngược là khả năng loại bỏ các chất hòa tan (như ion natri và ion clorua), điều mà các máy lọc nước khác khó thực hiện.

Công nghệ lọc nước thẩm thấu ngược được phát triển tại Hoa Kỳ vào những năm 1950 để khử muối trong nước biển. Ứng dụng thực tiễn của nó đã có bước tiến lớn vào năm 1981 khi NASA áp dụng nó để tái sử dụng nước của các phi hành gia (như nước tiểu). Sau đó, nó lan rộng sang các ứng dụng công nghiệp, nghiên cứu và đến những năm 1990 và ngày càng trở nên phổ biến trong gia đình.

Trong những năm gần đây, công nghệ này cũng được các cơ sở y tế, nhà máy dược phẩm và thực phẩm, nhà sản xuất đồ uống và nhiều ngành khác sử dụng để thu được nước tinh khiết cao. Chúng cũng được đánh giá cao về tính hữu dụng như thiết bị lọc nước khẩn cấp trong trường hợp xảy ra thảm họa, và một số chính quyền địa phương hiện đang giới thiệu và triển khai chúng.

*1. Máy lọc nước thẩm thấu ngược đôi khi được gọi là “máy lọc nước màng RO (Reverse oOsmosis).

*2. Chúng được cho là loại bỏ hơn 95% tạp chất khỏi nước máy, với một số sản phẩm có tỷ lệ loại bỏ trên 99%.

Cấu trúc bên trong và chức năng của các bộ phận chính

Máy lọc nước thẩm thấu ngược là một hệ thống lọc nước chính xác, trong đó có nhiều thành phần hoạt động cùng nhau. Cấu trúc bên trong của nó chủ yếu bao gồm bốn bộ phận sau:

① Bộ lọc sơ cấp

② Bơm tăng áp điện

③ Màng thẩm thấu ngược

④ Bình chứa nước

①　Bộ lọc sơ cấp

Bộ phận đầu tiên nước đi qua là “bộ lọc sơ cấp”.

Máy lọc nước thẩm thấu ngược thường có nhiều bộ lọc sơ cấp (lõi lọc), đầu tiên là bộ lọc thô để loại bỏ các hạt lớn hơn, sau đó là bộ lọc mịn hơn để loại bỏ các hạt nhỏ hơn.[※] Một số bộ lọc sơ cấp cũng sử dụng than hoạt tính để hấp thụ và loại bỏ clo, các hợp chất hữu cơ và các chất gây mùi.

Nếu bạn cố gắng lọc nước bằng thẩm thấu ngược ngay lập tức, màng lọc sẽ dễ bị tắc nghẽn và hư hỏng (ăn mòn) bởi clo trong nước máy, làm giảm tuổi thọ. Bộ lọc sơ cấp đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa những vấn đề này.

※ Loại và số lượng bộ lọc sơ cấp khác nhau tùy thuộc vào sản phẩm.

②　Bơm tăng áp điện

Như đã đề cập ở trên, cần phải tạo ra một áp suất nhất định lên nước để gây ra hiện tượng thẩm thấu ngược. Máy lọc nước thẩm thấu ngược được trang bị “bơm tăng áp điện để tạo ra áp suất. Điều này cho phép thẩm thấu ngược diễn ra ngay cả ở những gia đình có áp suất nước thấp, giúp lọc nước hiệu quả.

③　Màng thẩm thấu ngược

Sau khi được lọc sơ bộ bởi bộ lọc sơ cấp và được tăng áp bởi bơm tăng áp điện, bộ phận tiếp theo mà nước đi qua là “màng thẩm thấu ngược”.

Màng thẩm thấu ngược được cho là có các lỗ cực nhỏ cỡ từ 0,0001 μm (micromet). Điều này cho phép các phân tử nước đi qua trong khi gần như hoàn toàn ngăn chặn các tạp chất như ion natri và canxi, kim loại nặng, thuốc trừ sâu, vi khuẩn và vi rút. Nước đi qua màng này sau đó được tách thành “nước sạch (nước RO)” và “nước bẩn (nước thải)”, chỉ có nước tinh khiết nhất mới được chuyển sang giai đoạn tiếp theo.

Trên thực tế, các lỗ lọc “0,0001 μm” không được phân bố đồng đều (chúng không thể nhìn thấy ngay cả bằng kính hiển vi điện tử).

④　Bình chứa nước

Nước đã lọc được lưu trữ tạm thời trong một “bể chứa” được kết nối với vòi nước uống hoặc bộ phận lọc, bù khoáng… tiếp theo tùy vào mỗi máy.

Lý do lưu trữ nước trong bể chứa là vì máy lọc nước thẩm thấu ngược có tốc độ lọc chậm và việc xả nước trực tiếp từ vòi sẽ không đảm bảo lưu lượng nước đủ. Vì lý do này, một lượng nước nhất định được lưu trữ trước trong bể chứa, đảm bảo luôn có đủ lưu lượng nước. Tuy nhiên, một số sản phẩm đã cải thiện tốc độ lọc, cho phép chúng xả một lượng nước đủ mà không cần sử dụng bể chứa.

Ưu điểm và Nhược điểm
Mặc dù máy lọc nước thẩm thấu ngược mang lại ưu điểm về khả năng lọc nước tiên tiến nhưng chúng cũng có một số nhược điểm. Khi cân nhắc mua máy lọc nước, bạn nên kiểm tra với nhà sản xuất về hiệu suất thực tế và các tính năng mới được bổ sung, đồng thời tham khảo những thông tin Fujidana tổng hợp dưới đây:

Tóm tắt
Nước RO, được sản xuất bởi máy lọc nước thẩm thấu ngược, được đánh giá cao về độ an toàn và tiện lợi vì nó hầu như không chứa tạp chất. Trên thực tế, có những báo cáo cho thấy nước RO đã cải thiện đáng kể tình trạng thiếu nước và các vấn đề về chất lượng nước xảy ra trong các thiên tại, lũ lụt….

Chắc chắn rằng nước tinh khiết, sạch sẽ an toàn hơn và dễ sử dụng hơn so với nước có nhiều tạp chất. Tuy nhiên, cũng có những ưu nhược điểm nhất định như trên!
Xin cảm ơn quý độc giả đã quan tâm!