TÌM HIỂU VẬT LIỆU VÀ CẤU TRÚC MÀNG LỌC

Mọi người vẫn hay thắc mắc vật liệu màng có ảnh hưởng gì đến khả năng ứng dụng và hiệu suất tách của màng hay không? Ở góc độ thực tế thì việc lựa chọn vật liệu vô cùng quan trọng và có sự ảnh hưởng rất lớn nên khi lựa chọn vật liệu màng bạn cần chú trọng đến bản chất của chất cần tách và nhiệt độ vận hành công nghệ.

Vậy nên để có sự lựa chọn phù hợp về vật liệu và cấu trúc màng thì hôm nay cùng Thế Lực Môi Trường tìm hiểu nhé!

1. Phân loại vật liệu

Dựa trên vật liệu chế tạo màng mà có thể phân loại theo vật liệu hữu cơ (polyme tổng hợp) hay vật liệu vô cơ (vật liệu gốm hoặc kim loại)

Vật liệu hữu cơ: Ứng dụng cho hầu hết các màng lọc MF, UF, RO và NF
Vật liệu vô cơ: Dùng phần lớn cho các màng UF, MF…

1.1 Vật liệu hữu cơ

Vật liệu Polyme hữu cơ được ứng dụng vô cùng rộng rãi trong việc góp phần tạo ra hầu hết các màng lọc từ MF, UF, RO và NF. Các loại màng này cũng có thể được chế tạo từ vật liệu vô cơ như gốm và kim loại. Màng gốm là loại màng có lỗ rỗng, chịu nhiệt và trơ với hóa chất nên thường dùng cho màng lọc MF. Tuy nhiên vì các màng này có mức chi phí cao dễ hỏng nên chưa được sử dụng rộng rãi.

Riêng với màng kim loại được làm từ sắt không gỉ và có thể sở hữu kích thước lỗ rỗng rất bé nên rất phù hợp cho quá trình phân tách khí và một số quá trình lọc nước ở nhiệt độ cao. Nhờ vậy mà trách sự ảnh hưởng của môi trường đến quá trình lọc và chất lượng nước thải sau khi xử lý. Đặc biệt màng bằng vật liệu hữu cơ thường có chi phí sản xuất thấp hơn vật liệu vô cơ nên được tin dùng rất nhiều trên thị trường. Dù vậy nhưng màng hữu cơ thường có độ bền không cao cũng như khả năng thấm hạn chế nên đây cũng là vấn đề trở ngại cần chú ý trong quá trình sử dụng.

Cùng tìm hiểu một số ví dụ về màng hữu cơ hiện đang được ứng dụng trong thực tế và tính năng của nó.

Cellulose acetate (CA):

Ưu điểm: Giá thành rẻ, ít bị ảnh hưởng bởi Clo

Nhược điểm: Ổn định nhiệt kém, ổn định hóa chất kém

Polysulfone (PSO):

Ưu điểm: Khả năng khử trùng tốt, ít bị ảnh hưởng bởi pH

Nhược điểm: Khả năng ổn định hóa chất kém

Polypropylen (PP):

Ưu điểm: Ít bị ảnh hưởng bởi sự tác động của hóa chất

Nhược điểm: Kỵ nước

Polytetrafluoroethylene (PTPE)

Ưu điểm: Phù hợp với nồng độ hữu cơ cao, ổn định hóa học cao, có khả năng khử trùng

Nhược điểm: Rất kỵ nước

Polyamide

Ưu điểm: Ổn định hóa học tốt, ổn định nhiệt tốt

Nhược điểm: Bị ảnh hưởng bởi Clo

Polyethylene (PE)

Ưu điểm: Giá thành rẻ, ít bị ảnh hưởng bởi hóa chất

Nhược điểm: Ổn định hóa học kém

Polyvinylidene fluoride (PVDF)

Ưu điểm: Ít bị ảnh hưởng bởi hóa chất, ổn định hóa chất cao

Nhược điểm: Kỵ nước

Trong quá trình sử dụng màng lọc đôi khi bạn sẽ gặp hiện tượng bịt kín lỗ rỗng của màng lọc do hình thành lớp cặn keo trên bề mặt màng hay do kết cấu của các hạt keo quá nhỏ có khả năng lắp đầy trong các lỗ rỗng cũng như do sự hấp phụ các chất hòa tan khác. Đối với những hiện tượng này cần xử lý bằng các hóa chất phù hợp. Do vậy, tùy thuộc vào mỗi cách ứng dụng ta cần lựa chọn một vật liệu chế tạo màng thích hợp để giảm thiểu được sự nhạy cảm với sự lắng đọng các chất hòa tan và dễ dàng loai bỏ chúng bằng thủy lực.

1.2 Vật liệu vô cơ

Vật liệu vô cơ thường được chế tạo từ hai loại màng: màng kim loại và màng gốm

Màng kim loại: Đối với màng kim loại thì trở ngại lớn nhất của loại màng này là giá thành đắt so với thị trường. Đặc biệt với những loại màng từ paladi sẽ cụ thể như này mỗi m2 màng kim loại sẽ cần 250g paladi với giá thành đo lường hiện tại là 5000USA có thể nói loại màng này đắt hơn 50 lần do với loại màng polyme. Đây là lý do chính mà loại màng này ít được sử dụng phổ biến hơn trên thị trường so với các loại màng khác.

Vậy nên để mọi người có thể sử dụng được loại màng này thì nhà sản xuất đã có những giải pháp nhằm mục đích hạ giá thành, họ tiến hành phủ một lớp màng mỏng Ao trên bề mặt paladi trên nền polyme bằng phương pháp phún xạ, hoặc một cách khác hay thực hiện là tráng một lớp mỏng lên tanta hay vanadi.

Màng gốm: Loại màng này được dùng phổ biến trong chế tạo màng UF và MF. Đặc biệt màng sở hữu áp suất làm việc cao, vượt trội nên có khả năng tăng năng suất lọc nhanh chóng, hiệu quả mà vẫn giữ được độ bền không phải chịu nhiều sự tác động mạnh mẽ từ các hóa chất, kể cả nhiệt độ cao. Nhờ vậy mà sau khi sử dụng trong thời gian dài việc vệ sinh màng lọc trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết. Bên cạnh đó, khả năng chịu nhiệt giúp màng có thể tồn tại bền vững trước những tác động từ môi trường. Vậy nên màng này rất thích hợp ứng dụng trong việc xử lý nước thải của các ngành hàng như công nghiệp thực phẩm, nghiên cứu sinh học hay y tế, dược phẩm…Các màng gốm sẽ được chế tạo theo quy trình các bước phủ trôi – thiêu kết nhằm mục đích tạo ra kích thước lỗ xốp phù hợp từ 10 – 100 Ao.

2. Cấu trúc màng lọc

Màng được thiết kế từ các vật liệu xốp mang tính chất bán thấm hoặc đặc. Ở vật liệu bán thấm thì quá trình xử lý nước dựa trên việc tách vật chất của các hợp chất từ giai đoạn nước với việc sử dụng màng bán thẩm thấu. Vậy nên khi sử dụng các màng xốp các vật chất sẽ được di chuyển lần qua các lỗ xốp riêng màng đặc thì khác, vì không có các lỗ thoáng khí để vật chất đi qua nên nó sẽ di chuyển bằng quá trình khuếch tán.

Dựa vào quá trình vận chuyển ion trong xử lý nước thải thì màng lọc sẽ được phân ra hai loại màng điện hóa và màng trao đổi ion. Màng điện hóa sẽ có cách xử lý nước thải bằng cách sử dụng dòng điện với điện cực hòa tan và không hòa tan, kết tủa kim loại nặng để loại bỏ dòng thải. Màng trao đổi ion trong xử lý nước thải sẽ có khả năng tách hoàn toàn kim loại nặng ra khỏi nước cùng các chất phóng xạ…một cách vượt trội.

Ngoài ra dựa vào ứng dụng trong quá trình áp suất động lực mà có thể chia ra hai loại màng phổ biến là đối xứng và bất đối xứng trong xử lý nước thải.

Trên cơ sở cấu trúc lỗ xốp, màng được chia thành mảng hướng và bất đẳng hướng. Về mặt hình học,chúng có cấu trúc đồng nhất (đối xứng) hoặc không đồng nhất (bất đối xứng). Trong đó màng đối xứng là loại màng có độ xốp đều theo chiều dọc của lớp màng, cần chú ý để không giảm độ bền cơ học của màng thì nên có chiều dày ổn định, thích hợp với màng. Màng bất đối xứng có hai lớp, lớp dày là giá đỡ, lớp mỏng là lớp da và trở lực của màng sẽ do lớp da quyết định. Đây là loại màng tích hợp được nhiều tính năng về độ thấm ưu việt nên được ứng dụng rất nhiều trong quy mô xử lý nước thải công nghiệp.

Ngoài ra, chúng ta còn có các loại màng tổ hợp hai lớp được tối ưu riêng biệt để xử lý nước thải ra chất lượng, an toàn tốt nhất. Bên cạnh đó là màng vi lọc (MF) dùng trong xử lý nước thải công nghiệp, nông lâm ngư nghiệp… và siêu lọc (UF) cũng được ứng dụng trong nước uống, nước sinh hoạt…

Vậy nên mọi người nên nắm bắt đúng tiêu chí để lựa chọn ra màng lọc phù hợp với yêu cầu xử lý nước thải của mình sao cho đúng cách, đạt chuẩn và không ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.

THÔNG TIN LIÊN HỆ

Email: thelucmoitruong@gmail.com

Địa chỉ: Số A3-2-6 chung cư Lê Thành, phường An Lạc, quận Bình Tân, Tp.HCM

Fanpage: https://www.facebook.com/thelucmoitruong

Chúng tôi rất hân hạnh được hỗ trợ bạn tìm ra công nghệ xử lý nước phù hợp, giải quyết mọi vấn đề nước thải, nước cấp đạt tiêu chuẩn.