Lọc muối bằng phương pháp điện thẩm tách

Tóm tắt:

Phương pháp điện thẩm tách (electrodialysis – ED/EDR) được dùng phổ biến để lọc nước có độ mặn vừa phải (nước lợ). Phương pháp này có ưu điểm là cấu tạo hệ thống đơn giản, dùng ít máy móc nên dễ bảo dưỡng, chủ yếu là dùng nguồn điện một chiều để hút các ion hòa tan trong nước ra ngoài qua các màng lọc ion. Phương pháp này rất đáng quan tâm, vì các số liệu cho thấy nó có tính cạnh tranh cao (chi phí thấp nhất trong các phương pháp lọc mặn – khi được tối ưu) ở điều kiện nước vùng ĐBSCL. Có thể triển khai máy lọc nước lợ dùng điện thẩm tách ở quy mô nhỏ, kết hợp với điện mặt trời để tiết kiệm năng lượng.

Nguyên lý:

Phương pháp điện thẩm tách, thuật ngữ tiếng Anh là Electrodialysis (ED):

A process that uses electrical current applied to permeable membranes to remove minerals from water. Often used to desalinize salty or brackish water.

Quá trình cho dòng điện đi qua màng thẩm thấu nhằm tách những khoáng chất ra khỏi nước, thường được sử dụng để khử muối nước mặn hoặc nước lợ.

(tra từ điển online Hoàng Xuân Hãn)

Một biến thể khác được dùng nhiều trong thực tế là điện thẩm tách có đảo cực – Electrodialysis reversal (EDR), trong đó các cực điện thế được đảo chiều một cách tuần hoàn (đồng thời dùng van chuyển vị trí giữa khoang thu nước ngọt và khoang thu nước mặn). Quá trình áp dụng trong công nghiệp ở Mỹ đã chứng tỏ EDR hoạt động tốt hơn, bền hơn ED vì các màng ion được rửa khi đảo chiều điện cực giúp tránh bị bám cặn.

Hình ảnh, video minh họa:

Clip giải thích nguyên lý hoạt động của EDR

Công dụng, hiệu suất:

Thích hợp cho nước lợ có độ mặn (qua chỉ số TDS) cỡ dưới 3,500 mg/L (3500 ppm). Lượng nước thu lại được là khá cao.

Ví dụ sản phẩm / địa phương đã sử dụng:

Theo báo cáo năm 2006 của bang Texas, Mỹ, 15% số nhà máy lọc nước lợ ở Mỹ là dùng công nghệ ED/EDR:

Below ~3,000 to 3,500 mg/L salinity, both RO and ED/EDR processes can be competitive and can produce low-salinity water at low cost. RO plants are the most widely used in the nation for desalination, with 72 percent of plants using brackish-water RO, 2 percent seawater RO, 15 percent ED/EDR, and 11 percent NF (Mickley, 2001).

(trang 7 của báo cáo này: https://www.twdb.texas.gov/publications/reports/contracted_reports/doc/2004483021_Desal_Database_Texas_Rev.pdf )

Đánh giá của chuyên gia:

Một nghiên cứu của Phạm Văn Hoàn và Trần Thị Thanh Khương (Đại học Cần Thơ) năm 2016 đánh giá công nghệ điện thẩm tách phù hợp với việc lọc nước lợ ở đồng bằng sông Cửu Long, hiệu quả tốt hơn phương pháp đang phổ biến là dùng thẩm thấu ngược (reverse osmosis). Xem bài https://rosetta.vn/mekong/so-sanh-cac-cong-nghe-loc-muoi-trong-nuoc/

Các nguồn tài liệu tham khảo:

Về công nghệ màng lọc trao đổi ion (chỉ cho ion đi qua, hoặc cả hai loại ion dương và âm, hoặc chỉ cation, hoặc chỉ anion):

Chalida Klaysom, Bradley P. Ladewig, Gao Qing Max Lu, and Lianzhou Wang. “Recent Advances in Ion Exchange Membranes for Desalination Applications”, in Functional Nanostructured Materials and Membranes for Water Treatment. Wiley, 2013 (link DOI)

Ion Exchange Membranes for Electrodialysis: A Comprehensive Review of Recent Advances (link ResearchGate)

Mô tả phương pháp:

Các tấm màng lọc ion được dùng để ngăn cách một buồng chứa đặt giữa hai điện cực. Dẫn nước (lợ) qua buồng đó. Áp dòng điện một chiều vào hai điện cực, các ion âm và dương của muối trong nước sẽ bị hút về hai phía do điện trường. Màng ion chắn và chỉ cho một loại (hoặc cả hai loại – tùy vật liệu làm màng) chạy qua mà không cho các phân tử nước (trung hòa điện) đi qua. Kết quả là có ngăn sẽ giảm bớt muối, có ngăn thì tăng lượng muối. Nước đầu ra ở các ngăn này được dẫn ra hai ống riêng.

One comment

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *