Trong thời đại công nghiệp hiện nay, có rất nhiều ngành công nghiệp phát triển với tốc độ vượt bậc như sản xuất điện, sản xuất chất bán dẫn, vi mạch, … Đặc biệt, các ngành công nghiệp này luôn có đòi hỏi rất khắt khe về chất lượng nước sử dụng trong quá trình sản xuất. Bên cạnh các công nghệ xử lý nước phổ biến như thẩm thấu ngược RO thì hiện nay trên thế giới và tại Việt Nam, công nghệ lọc nước EDI cũng đã bắt đầu được sử dụng rộng rãi và chứng minh được tính ưu việt của mình với lượng nước sau xử lý gần như “siêu tinh khiết”.
Công nghệ lọc nước EDI là gì ?
Công nghệ lọc nước EDI (Electrodeionization) là kĩ thuật xử lý nước dùng dòng điện để trao đổi, thẩm tách các ion ra khỏi nguồn nước (nước khử ion).
Nước khử ion còn được gọi là nước khử khoáng, khi mà các ion trong nước như cation natri, canxi, sắt, đồng,… và các anion như clorua, sunfat, nitrat,.. bị khử bỏ. Khử ion là quá trình vật lý sử dụng hạt nhựa trao đổi ion để thay thế các ion muối khoáng trong nước bằng các ion được cấy lên bề mặt hạt trao đổi ion. Kết quả là đa số các ion muối khoảng trong nước bị loại bỏ, tạo thành nước có độ tinh khiết cao, gần như là nước cất.
Hệ thống hoạt động phân cấp nước thành 3 cấp nước độc lập. Sau xử lý tạo ra: nước sạch chiếm 90-95%, nước đậm đặc có thể xử lý theo tuần hoàn chiếm 5-10%, và nước thải chiếm 1%. Một hệ thống lọc nước EDI được cấu thành từ nhiều thiết bị. Trong đó nổi bật nhất là sự kết hợp màng lọc thẩm thấu ngược RO và thiết bị EDI. Nước siêu tinh khiết được khử toàn bộ các ion một cách an toàn, nhanh chóng và hiệu quả.
Hệ thống xử lý nước EDI tích hợp và thay thế hoàn toàn nhiều thiết bị của công nghệ xử lý nước truyền thống. Từ đó người dùng tiết kiệm được nhiều chi phí. Trong khi công nghệ cũ phải sử dụng thêm 3 cột lọc (cột lọc cation, cột lọc anion, cột trao đổi mixed-bed) và hóa chất kèm theo.
Cơ chế hoạt động của công nghệ lọc nước EDI ?
Một thiết bị xử lý nước EDI có kích thước nhỏ gọn. Thế nhưng bên trong chúng cấu tạo được tích hợp tương đương với nhiều thiết bị trong dây chuyền cũ. Thông thường một hệ thống được cấu tạo từ 1 hoặc nhiều module, tùy theo công suất.
Mỗi module EDI sẽ gồm 5 thành phần chính đó là:
- Nhựa trao đổi ion (cation, anion).
- 2 màng trao đổi ion.
- 2 điện cực (điện cực âm, dương).
Ngoài ra trong thiết bị EDI còn có 2 khoang đó là khoang pha loãng và khoang tập trung:
- Khoang pha loãng: Khoang này có chứa các hạt nhựa trao đổi ion – nơi diễn ra các hoạt động pha loãng các ion.
- Khoang tập trung: Là nơi tập trung các ion và chứa nước thải.
Các giai đoạn xử lý nước của công nghệ EDI
- Khử ion:
Loại bỏ các ion bởi các cation tích điện dương và anion tích điện âm. Nhựa cation trong hình thức hydro sẽ loại bỏ các cation như canxi, magie, kali, lưu huỳnh, amoni .. Nhựa anion trong hình thức hydroxit thay thế các anion như clorua, bicacbonat, sulfat, nitrat, silica .. bằng ion hydroxit. Kết quả của việc trao đổi các ion trong nước là các ion H+ và ion OH– thay thế cho các ion cation và anion trong nước kết hợp với nhau tạo thành nước tinh khiết.
- Di chuyển ion:
Khác với trao đổi ion, khi nhựa cation và anion đã thay thế hết các ion H+ và OH– cần phải tái sinh bằng axit và xút. Với thiết bị EDI, nguồn điện cung cấp một dòng điện giữa 2 cực, dòng điện là di chuyển giữa các điện cực từ cực dương đến cực âm. Khi các ion bị loại bỏ khỏi nước cấp, các cation bị hút đến cực âm, các anion bị hút đến cực dương. Khi nước cấp được đưa vào thiết bị EDI, các ion tích điện dương di chuyển qua nhựa cation và di chuyển qua màng trao đổi cation vào khoang tập trung do bị hút đến cực âm. Tương tự các ion tích điện âm di chuyển qua nhựa anion và di chuyển qua màng trao đổi anion vào khoang tập trung do bị hút đến cực dương.
Khi các ion di chuyển qua các màng vào khoang tập trung sẽ không thể di chuyển đến điện cực do việc bố trí vị trí của màng, màng cation nằm về phía cực dương và màng anion nằm về phía cực âm. Nước tại khoang tập trung là nước thải có chứa các cation và anion cần loại bỏ
- Tái sinh:
Khác với hình thức trao đổi ion thông thường là phải sử dụng axit và xút đế tái sinh nhựa, thiết bị EDI không cần phải tái sinh bằng axit và nhựa, mà thay vào đó nó tận dụng dòng điện được sử dụng trên toàn module EDI. Điện gây ra một tỷ lệ nhỏ các phân tử nước phân ly thành các ion hydro và hydroxit, nên nó liên tục tái sinh nhựa cation và nhựa anion mà không phải dừng thiết bị để tái sinh. Chính vì vậy hoạt động của thiết bị EDI là liên tục, các ion liên tục được loại bỏ và nhựa được tái sinh liên tục nhờ quá trình tách ion của điện.
Chất lượng nước sau khi lọc qua hệ thống khử khoáng có sử dụng thiết bị EDI đạt điện trở suất rất cao lên tới 18 MΩ-cm, đáp ứng tốt yêu cầu về nguồn nước siêu tinh khiết phục vụ cho các ngành sản xuất.
Đặc điểm của công nghệ xử lý nước EDI
- Hệ thống có thể hoạt động liên tục, ổn định.
- Không cần sử dụng các hoá chất xử lý nước.
- Hiệu suất cao (95%), lượng nước thải ít và có thể tái sử dụng.
- Tốn ít diện tích lắp đặt, dễ bảo trì.
Ứng dụng
- Dược phẩm.
- Sản xuất điện.
- Vi điện tử.
- Y tế.
