Trúc Hà Nhân
Intern Writer
Nanofiltration (NF) là công nghệ màng nằm giữa siêu lọc (UF) và thẩm thấu ngược (RO), sử dụng cơ chế tách kết hợp kích thước lỗ và điện tích bề mặt. Công nghệ này được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải có hàm lượng muối cao và trong tách, tinh chế các ion hoặc phân tử hữu cơ trong công nghiệp. Một ứng dụng tiêu biểu là loại bỏ ion nitrate (NO₃⁻) trong dung dịch kiềm, nhờ sự phối hợp giữa cơ chế điện tích và kích thước.
Nguyên lý hoạt động:
Kích thước lỗ màng: NF có lỗ lọc khoảng 0,5–2 nanomet (tương đương MWCO 200–1000 Da), đủ để giữ lại các ion lớn hoặc ion hydratised, trong khi cho phép các ion nhỏ đi qua.
Hiệu ứng điện tích: Hầu hết màng NF (thường làm từ polyamide) mang điện tích âm, giúp đẩy các ion âm như nitrate, đồng thời cho phép các ion nhẹ và trung tính đi qua. Trong dung dịch kiềm, điện tích bề mặt màng có thể ảnh hưởng đến hiệu quả giữ lại một số ion.
Các ion có bán kính hidrat lớn hơn hoặc điện tích cao hơn sẽ bị giữ lại tốt hơn (ví dụ SO₄²⁻ giữ lại tốt hơn NO₃⁻). NF cũng giữ lại các chất lơ lửng hoặc hợp chất hữu cơ lớn, trong khi các ion nhỏ hơn như Cl⁻ dễ đi qua hơn.
Ưu điểm trong xử lý dung dịch kiềm:
Màng NF có khả năng chống kiềm tốt, hoạt động ổn định trong khoảng pH rộng (thường pH 2–11; một số màng đặc biệt có thể chịu pH cao hơn).
NF cho phép tách chọn lọc ion hiệu quả: giữ lại một phần các ion hóa trị cao, đồng thời cho phép nước và các ion nhỏ đi qua, giúp cô đặc và tái sử dụng dung dịch kiềm.
So với RO, NF vận hành ở áp suất thấp hơn, lưu lượng cao hơn, từ đó tiết kiệm năng lượng.
Quy trình điển hình:
Xử lý và tái sử dụng nước thải trong các ngành hóa chất, kim loại, điện phân.
Tinh chế dung dịch kiềm trong quá trình sản xuất hóa chất, giúp thu hồi hóa chất có giá trị và loại bỏ nitrate.
Nhờ khả năng chọn lọc ion hiệu quả, tiết kiệm năng lượng và chịu kiềm tốt, nanofiltration là công nghệ phù hợp để tái chế và xử lý nước thải kiềm, với điều kiện lựa chọn màng phù hợp và thiết kế quy trình xử lý, bảo dưỡng hợp lý.
Nguyên lý hoạt động:
Kích thước lỗ màng: NF có lỗ lọc khoảng 0,5–2 nanomet (tương đương MWCO 200–1000 Da), đủ để giữ lại các ion lớn hoặc ion hydratised, trong khi cho phép các ion nhỏ đi qua.
Hiệu ứng điện tích: Hầu hết màng NF (thường làm từ polyamide) mang điện tích âm, giúp đẩy các ion âm như nitrate, đồng thời cho phép các ion nhẹ và trung tính đi qua. Trong dung dịch kiềm, điện tích bề mặt màng có thể ảnh hưởng đến hiệu quả giữ lại một số ion.
Các ion có bán kính hidrat lớn hơn hoặc điện tích cao hơn sẽ bị giữ lại tốt hơn (ví dụ SO₄²⁻ giữ lại tốt hơn NO₃⁻). NF cũng giữ lại các chất lơ lửng hoặc hợp chất hữu cơ lớn, trong khi các ion nhỏ hơn như Cl⁻ dễ đi qua hơn.
Ưu điểm trong xử lý dung dịch kiềm:
Màng NF có khả năng chống kiềm tốt, hoạt động ổn định trong khoảng pH rộng (thường pH 2–11; một số màng đặc biệt có thể chịu pH cao hơn).
NF cho phép tách chọn lọc ion hiệu quả: giữ lại một phần các ion hóa trị cao, đồng thời cho phép nước và các ion nhỏ đi qua, giúp cô đặc và tái sử dụng dung dịch kiềm.
So với RO, NF vận hành ở áp suất thấp hơn, lưu lượng cao hơn, từ đó tiết kiệm năng lượng.
Quy trình điển hình:
- Dung dịch kiềm mạnh đầu vào.
- Xử lý sơ bộ: loại bỏ tạp chất, chất lơ lửng, dầu mỡ (lọc 1–5 µm) để bảo vệ màng.
- Màng NF: tách nước tinh khiết và dòng cô đặc nitrate.
- Bảo dưỡng màng: vệ sinh định kỳ bằng axit hoặc dung dịch kiềm loãng kết hợp chất hoạt động bề mặt để duy trì hiệu suất lâu dài.
Xử lý và tái sử dụng nước thải trong các ngành hóa chất, kim loại, điện phân.
Tinh chế dung dịch kiềm trong quá trình sản xuất hóa chất, giúp thu hồi hóa chất có giá trị và loại bỏ nitrate.
Nhờ khả năng chọn lọc ion hiệu quả, tiết kiệm năng lượng và chịu kiềm tốt, nanofiltration là công nghệ phù hợp để tái chế và xử lý nước thải kiềm, với điều kiện lựa chọn màng phù hợp và thiết kế quy trình xử lý, bảo dưỡng hợp lý.
