Thẩm thấu ngược (RO) là gì? và cách hoạt động của nó như thế nào?

Công nghệ lọc nước RO được phát minh và nghiên cứu từ những năm 50 của thế kỷ trước và hoàn thiện vào thập niên 70 sau đó. Đầu tiên nó chỉ được sử dụng trong ngành công nghiệp hàng hải và vũ trụ của Hoa Kỳ. Dưới sự phát triển không ngừng, cho đến nay, hệ thống lọc nước RO được ứng dụng vào rất nhiều cuộc sống như lọc nước uống, công nghiệp thực phẩm, sản xuất công nghiệp, y tế, chạy lò hơi, tuabin phát điện, khử muối, xử lý rác thải…

Thẩm thấu ngược RO là gì?

RO viết tắt của Reverse Osmosis ta có thể hiểu được Reverse là ngược, còn Osmosis là thẩm thấu. Vậy thì hệ thống RO chính là hệ thống lọc nước theo nguyên tắc thẩm thấu ngược (nước đi từ nơi có nồng độ cao tới nơi có nồng độ thấp). RO là công nghệ được sử dụng để loại bỏ các chất rắn hoàn tan và tạp chất khỏi nước bằng cách sử dụng màng RO bán thấm cho phép nước đi qua nhưng để lại phần lớn chất rắn hòa tan và các chất bẩn khác. Màng RO yêu cầu là phải chịu được áp suất cao, lớn hơn áp suất thẩm thấu để thực hiện điều này.

Nước đi qua màng RO được gọi là “chất thẩm thấu” và các muối hòa tan bị màng RO giữ lại được gọi là “chất cô đặc”. Một hệ thống RO trong công nghiệp loại bỏ tới 99,5% muối và các chất gây ô nhiễm từ các nguồn nước cấp không tinh khiết khác nhau nước thải từ thành phố, nước lợ, nước mặn. Mời bạn đọc ngay bài viết vệ sinh màng RO đúng cách để hiểu rõ hơn.

Sơ đồ thẩm thấu ngược

Lợi ích của việc sử dụng màng lọc RO:

Giảm tổng chất rắn hòa tan: thẩm thấu ngược là một trong những quá trình hiếm hoi làm rất tốt về việc làm giảm chất rắn hòa tan một cách hiệu quả hơn hẳn so với những phương pháp hiện nay …
Loại bỏ độ kiềm và độ cứng: giúp loại bỏ các ion canxi, magie tại độ cứng cho nước, cũng loại bỏ cả ion cacbonat tạo độ kiềm không mong muốn
Hiệu quả về chi phí: thẩm thấu ngược rất phổ biến trong công nghiệp vì nó có tính kinh tế cao so với các phương pháp lọc thay thế.
Thân thiện với môi trường: so với các phương pháp xử lý khác thì hệ RO khá thân thiện với môi trường. Nó tiêu hao năng lượng ít hơn, ví dụ như chưng cất nhiệt do nó không dựa vào việc tạo ra năng lượng. Sử dụng phương pháp RO có thể làm giảm lượng khí thải carbon, bảo vệ môi trường và giúp hạn chế biến đổi khí hậu

Hệ thống lọc nước RO hoạt động như thế nào?

Thẩm thấu nước là quá trình xử lý với quá trình hoạt động liên tục sử dụng áp lực để nước nguồn đi qua một lớp màng mỏng và từ đó tách các tạp chất ra khỏi nước.

Thẩm thấu ngược RO hoạt động bằng cách đảo ngược nguyên tắc thẩm thấu xu hướng tự nhiên của nước với các muối hòa tan chảy qua màng từ nơi có nồng độ thấp đến nơi có nồng độ cao hơn. Quá trình này có thể tìm thấy trong tự nhiên, ví dụ như thực vật hút nước và dinh dưỡng từ đất. Ở người và động vật, thì thận dùng phương pháp này để lấy nước từ máu.

Trong hệ thống RO, áp suất thường từ máy bơm được sử dụng để vượt qua áp suất thẩm thấu tự nhiên, buộc nước cấp có chứa muối hòa tan và các tạp chất khác đi qua màng bán thấm loại bỏ một lượng lớn các tạp chất. Sản phẩm của quá trình này là nước có độ tinh khiết cao.

Các muối và tạp chất bị loại bỏ tập trung trên màng và được chuyển sang hệ thống thoát nước hoặc một quá trình khác. Hệ thống RO sử dụng nguyên lý lọc chéo trong đó dung dịch đi qua bộ lọc có 2 đầu ra: nước tinh khiết đi ra một đầu và nước thải đi ra một đầu khác. Để tránh sự tích tụ của chất bẩn, dòng lọc chảy chéo cho phép nước cuốn trôi lượng cặn tích tụ và đủ nhiễu loạn giữ cho bề mặt lọc sạch sẽ.

Hệ thống lọc nước RO công nghiệp

Dưới đây là các bước làm việc cơ bản của một hệ thống màng lọc RO:

Lọc sơ bộ: hệ thống thẩm thấu ngược có hai loại bộ lọc sơ bộ giúp loại bỏ những cặn lớn. Đầu tiên nước chảy qua một bộ lọc sơ bộ cặn lắng để loại bỏ những phân tử như bụi bẩn, rỉ sét. Sau đó dòng chảy chuyển sang bộ lọc sơ bộ than hoạt tính loại bỏ các chất như clo và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC)
Thẩm thấu ngược: sau quá trình lọc sơ bộ sẽ đến quá trình chính đó là thẩm thấu ngược. Ở giai đoạn này, máy bơm đưa nước qua màng bán thấm để giữ lại các hạt rắn hòa tan nhỏ hơn, khó loại bỏ hơn.
Thoát nước: khi nước đã chảy qua màng bán thấm bước tiếp theo là thoát nước, đưa các tạp chất đã loại bỏ xuống cống. Bước này rất cần thiết vì các chất bẩn tích tụ trên màng gây ảnh hưởng lớn tới hiệu quả của màng. Loại bỏ các tạp chất được thu gom, giữ cho hiệu quả hệ thống RO cao.
Lưu trữ: giai đoạn cuối cùng là lưu trữ nước đã qua xử lý cho đến khi sử dụng. Nước thải đã qua xử lý cũng có thể được chảy qua một bộ lọc carbon bổ xung để gom lại tất cả những tạp chất bị “lạc”.