Phương Pháp Lọc Nước: Lắng Cặn – Đun Sôi – Clo Hoá – Làm Mềm Nước – UV – Siêu Lọc – RO – Chưng Cất – Ozone Hoá – Nano Bạc

Tầm quan trọng của việc có nước chất lượng trong phòng thí nghiệm, tập trung vào tính hữu ích và nhu cầu mà nước tinh khiết đại diện để rửa vật liệu thủy tinh, bên cạnh các hệ thống cấp liệu tạo ra nước siêu tinh khiết; thu được nước chất lượng là mối quan tâm chính của người sử dụng phòng thí nghiệm để thực hiện các thí nghiệm chính xác và nghiên cứu tối ưu và hiệu quả; vì vậy hệ thống lọc nước đóng vai trò rất quan trọng; và chúng ta phải nhận thức được sự đa dạng của các hệ thống đang tồn tại, ưu điểm và nhược điểm của chúng.

Có các phương pháp lọc nước khác nhau được sử dụng trong các hệ thống lọc, như  lắng cặn, đun sôi nước, clo hoá nước, làm mềm nước cứng, tia cực tím UV, siêu lọc, thẩm thấu ngược RO,  chưng cất, ozone hoá và nano bạc. Một hệ thống lọc nước không hiệu quả sẽ ảnh hưởng đến năng suất của phòng thí nghiệm, làm giảm độ tin cậy của các thí nghiệm và vật liệu được sử dụng.

Lắng Cặn

Đó là một quá trình lọc cơ học, bao gồm việc ngăn chặn vật lý các hạt không mong muốn như than, cát và cặn rắn, đây là một công nghệ đơn giản, rẻ tiền, giảm độ đục, dù vậy, đây vẫn là phương pháp nên dùng để tiền xử lý trước khi sử dụng.

Đun Sôi

Tiêu diệt hầu hết các sinh vật gây bệnh, vi rút và vi khuẩn, phương pháp này bao gồm đun nóng nước đến nhiệt độ cao trong một số phút nhất định, có tác dụng tiêu diệt bào tử vi khuẩn, nấm và động vật nguyên sinh; nó không yêu cầu đào tạo, tuy nhiên, đun sôi nước không loại bỏ vi khuẩn hoặc hóa chất và tốn kém trong tiêu thụ điện.

Clo Hóa

Là quá trình xử lý nước bằng cách sử dụng các loại clo và các chất gốc clo. Việc áp dụng clo dioxit để xử lý nước uống được thực hiện nhờ có sẵn natri clorit thương mại – từ đó tất cả clo dioxit để xử lý nước uống hiện được sản xuất.

Clo làm bất hoạt vi sinh vật bằng cách làm hỏng màng tế bào của nó. Khi màng tế bào bị suy yếu, clo có thể xâm nhập vào tế bào và làm gián đoạn quá trình hô hấp của tế bào và hoạt động của DNA (hai quá trình cần thiết cho sự sống của tế bào). Ưu điểm hàng đầu của quá trình khử trùng bằng clo là nó đã được chứng minh là có hiệu quả chống lại vi khuẩn và vi rút; tuy nhiên, một số u nang đơn bào có khả năng chống lại tác động của clo.

Bất kỳ loại clo nào được thêm vào nước trong quá trình xử lý sẽ dẫn đến sự hình thành axit hypochlorous (HOCl) và ion hypochlorite (OCl^–), là những hợp chất khử trùng chính trong nước được khử trùng bằng clo.

A Form of Chlorine + H₂O -> HOCl + OCl^–

Trong số hai hợp chất này, axit hypochlorous là hiệu quả nhất. Ở độ pH thấp, HOCl sẽ chiếm ưu thế. Sự kết hợp của HOCl và các OCl^– tạo nên cái được gọi là ‘chorine tự do’. Clo tự do có khả năng oxy hóa cao và là chất khử trùng hiệu quả hơn các dạng clo khác, chẳng hạn như chloramines. Tiềm năng oxy hóa là thước đo khả năng phản ứng của một hợp chất với hợp chất khác. Khả năng oxy hóa cao cho thấy hợp chất này có thể phản ứng với nhiều hợp chất khác.

Clo kết hợp là sự kết hợp của các hợp chất nitơ hữu cơ và chloramines, được tạo ra do phản ứng giữa clo và amoniac. Chloramines không hiệu quả trong việc khử trùng nước như clo tự do vì khả năng oxy hóa thấp hơn. Do tạo ra cloramin thay vì clo tự do, ban đầu amoniac không phải là sản phẩm mong muốn trong quá trình xử lý nước, nhưng có thể được thêm vào khi kết thúc quá trình xử lý để tạo ra cloramin như một chất khử trùng thứ cấp, tồn tại trong hệ thống lâu hơn clo, đảm bảo nước uống sạch trên toàn hệ thống phân phối.

Lượng clo cần thiết để khử trùng nước phụ thuộc vào các tạp chất trong nước cần được xử lý. Clo được thêm vào trước tiên phải phản ứng hết với các tạp chất trong nước. Lượng clo cần thiết để đáp ứng tất cả các tạp chất được gọi là ‘clo cần thiết’. Khi lượng clo cần thiết đã đủ, quá trình clo hóa đạt đến điểm dừng. Sau điểm dừng, bất kỳ lượng clo bổ sung nào được thêm vào sẽ dẫn đến lượng clo dư tự do tỷ lệ thuận với lượng clo được thêm vào. Clo dư là hiệu số giữa lượng clo thêm vào và clo cần thiết.

Khử trùng bằng clo là một phương pháp khử trùng tốt để sử dụng vì nó ít tốn kém nhưng hiệu quả trong việc khử trùng nhiều chất gây ô nhiễm có thể có mặt khác. Quá trình clo hóa cũng khá dễ thực hiện, khi so sánh với các phương pháp xử lý nước khác. Đây là một phương pháp hiệu quả trong các tình huống khẩn cấp về nước vì nó có thể loại bỏ lượng mầm bệnh quá tải tương đối nhanh chóng. Tình huống khẩn cấp về nước có thể là bất cứ thứ gì, từ sự cố bộ lọc đến sự pha trộn giữa nước đã qua xử lý và nước thô.

Làm Mềm Nước Cứng

Định nghĩa đơn giản về độ cứng của nước là lượng canxi và magiê hòa tan trong nước. Nước cứng có nhiều khoáng chất hòa tan, chủ yếu là Ca và Mg. Bạn có thể thấy tác động của nước cứng khi rửa tay. Tùy thuộc vào độ cứng của nước, sau khi sử dụng xà phòng để rửa, bạn có thể cảm thấy như có một lớp cặn còn sót lại trên tay. Trong nước cứng, xà phòng phản ứng với canxi để tạo thành “váng xà phòng”. Khi sử dụng nước cứng, cần thêm xà phòng hoặc chất tẩy rửa để làm sạch tay, tóc hoặc quần áo của bạn.

Trong công nghiệp và dân dụng, người sử dụng quan tâm đến độ cứng của nước. Khi nước cứng được đun nóng, chẳng hạn như trong máy nước nóng gia đình, cặn CaCO₃ rắn có thể hình thành. Lớp cặn này có thể làm giảm tuổi thọ của thiết bị, tăng chi phí đun nước, giảm hiệu suất của bình đun nước nóng bằng điện và làm tắc nghẽn đường ống. Đó là lý do một số người thỉnh thoảng cho giấm (một loại axit) để vệ sinh các thiết bị. Tính axit giúp hòa tan các hạt khoáng chất bằng cách làm cho chúng tích điện và có thể bị rửa trôi dễ dàng.

Nhưng nước cứng cũng có thể có một số lợi ích. Con người cần khoáng chất để duy trì sức khỏe và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) tuyên bố rằng nước uống có thể góp phần cung cấp canxi và magiê trong chế độ ăn uống và có thể quan trọng đối với những người có lượng canxi và magiê thấp.

Độ cứng được gây ra bởi các hợp chất của canxi và magiê, và bởi nhiều loại kim loại khác. Các hướng dẫn chung để phân loại nước là: 0 đến 60 mg/L (miligam trên lít) vì canxi cacbonat được phân loại là mềm; 61 đến 120 mg/L là độ cứng vừa phải; cứng từ 121 đến 180 mg/L; và hơn 180 mg/L là rất cứng.

Các hệ thống nước sử dụng nguồn nước ngầm có liên quan đến độ cứng của nước, vì khi nước di chuyển qua đất và đá, nó sẽ hòa tan một lượng nhỏ khoáng chất có trong tự nhiên và đưa chúng vào nguồn nước ngầm . Nước là một dung môi tuyệt vời đối với canxi và magiê, vì vậy nếu các khoáng chất có trong đất xung quanh giếng cấp nước, nước cứng có thể được chảy vào hệ thống nước nhà bạn. Nước cứng có thể làm hỏng thiết bị. Nước cứng thậm chí có thể làm giảm tuổi thọ của vải và quần.

Sự di chuyển lâu dài của nước cứng qua đường ống có thể dẫn đến hiện tượng tích tụ cáu cặn. Cũng giống như trong cơ thể con người, nơi các mạch máu có thể bị giảm đường kính bên trong do sự tích tụ cholesterol, các đường ống nước có thể dần dần đóng lại dẫn đến ít nước di chuyển qua đường ống hơn và giảm áp suất nước.

Nước cứng tạm thời chứa magie và canxi bicacbonat. Nước cứng này có thể được xử lý đơn giản bằng cách đun sôi và lọc lại. Khi đun sôi nước, các bicacbonat hoà tan được chuyển thành cacbonat không tan.

Nước cứng vĩnh cữu có các muối magie và canxi clorua hoặc sunfua. Không thể dùng phương pháp đun sôi để xử lý loại nước này, nhưng có thể dùng các hoá chất có tính kiềm như Na₂CO₃, Na₃PO₄ hoặc sử dụng nhựa trao đổi ion.

Tia Cực Tím UV

Quá trình khử trùng nước bằng tia cực tím sử dụng  đèn UV đặc biệt  phát ra ánh sáng tia cực tím có bước sóng cụ thể. Những sóng ánh sáng tia cực tím này có khả năng, dựa trên độ dài của chúng, phá vỡ DNA của vi sinh vật. Các sóng ánh sáng tia cực tím này được gọi là Quang phổ hoặc Tần số diệt khuẩn, tần số được sử dụng để tiêu diệt vi sinh vật là 254 nanomet (nm).

Trong quá trình khử trùng nước bằng tia cực tím, khi nước đi qua  hệ thống xử lý nước bằng tia cực tím , các sinh vật sống trong nước tiếp xúc với tia cực tím sẽ tấn công mã di truyền của vi sinh vật và sắp xếp lại DNA/RNA, loại bỏ khả năng hoạt động và sinh sản của vi sinh vật.

Nếu một vi sinh vật không còn khả năng sinh sản, thì nó không thể sao chép, do đó nó không thể lây nhiễm cho các sinh vật khác mà nó tiếp xúc. Quá trình cho nước tiếp xúc với tia UV này rất đơn giản, hiệu quả và tiêu diệt 99,99% vi sinh vật gây hại mà không cần thêm bất kỳ hóa chất nào vào nước.

Ưu điểm của phương pháp UV:

– Hiệu quả xử lý lên đến 99.99% vi rút và 99.9999% vi khuẩn trong nước.

– Không cần sử dụng thêm bất kì hoá chất nào.

– Hiệu quả hơn clo hoá hoặc chloramines, đặc biệt là đối với một số u nang có trong nước.

– Thân thiện với môi trường, là một giải pháp thay thế phương pháp clo hoá và không có sản phẩm phụ khử trùng.

– Thiết bị có thể hoạt động liên tục 24/7, luôn đảm bảo an toàn cho nguồn nước.

– Tiết kiệm nước và năng lượng.

Nhược điểm:

– Đèn UV chỉ có khả năng diệt vi sinh vật trong nước. Công nghệ tia cực tím không loại bỏ bất kỳ chất gây ô nhiễm nào khác khỏi nước như kim loại nặng, muối, clo hoặc các chất nhân tạo như sản phẩm dầu mỏ hoặc dược phẩm. Các phương pháp lọc khác nên được sử dụng với tia cực tím để đảm bảo rằng tất cả các chất gây ô nhiễm được loại bỏ khỏi nước.

– Đèn UV chỉ có thể hoạt động nếu nước không có chất rắn lơ lững. Nếu nước đục hoặc có chứa chất rắn lơ lửng thì nên sử dụng bộ lọc sơ bộ; Tia UV không thể tiếp cận vi sinh vật một cách hiệu quả vì các tia này bị chặn bởi các hạt khác.

– Hệ thống nước UV cần điện để hoạt động. UV có thể không phù hợp với tất cả các ứng dụng như nông thôn, nhu cầu khẩn cấp hoặc nhu cầu sinh tồn nếu không có điện.

Siêu Lọc

Siêu lọc (UF) là một quy trình lọc màng tương tự như Thẩm thấu ngược, sử dụng áp suất thủy tĩnh để đẩy nước qua màng bán thấm. Kích thước lỗ của màng siêu lọc thường là 103 – 106 Dalton. Siêu lọc (UF) là rào cản điều khiển bằng áp suất đối với chất rắn lơ lửng, vi khuẩn, vi rút, nội độc tố và các mầm bệnh khác để tạo ra nước có độ tinh khiết rất cao và mật độ phù sa thấp.

Siêu lọc (UF) là một loạt các màng lọc trong đó áp suất thủy tĩnh buộc một chất lỏng chống lại một màng bán thấm. Các chất rắn lơ lửng và chất hòa tan có trọng lượng phân tử cao được giữ lại, trong khi nước và các chất hòa tan có trọng lượng phân tử thấp đi qua màng. Siêu lọc về cơ bản không khác với thẩm thấu ngược, vi lọc hoặc lọc nano, ngoại trừ kích thước của các phân tử mà nó giữ lại.

Màng hay đúng hơn là màng bán thấm, là một lớp vật liệu mỏng có khả năng phân tách các chất khi có lực tác động qua màng. Từng được coi là công nghệ khả thi chỉ để khử muối, quy trình màng ngày càng được sử dụng nhiều hơn để loại bỏ vi khuẩn và các vi sinh vật khác, vật liệu hạt và vật liệu hữu cơ tự nhiên, có thể tạo màu, mùi và vị cho nước và phản ứng với chất khử trùng để tạo thành sản phẩm phụ khử trùng.

Siêu lọc (UF) được sử dụng để loại bỏ về cơ bản tất cả các hạt keo (0,01 đến 1,0 micron) khỏi nước và một số chất gây ô nhiễm hòa tan. Kích thước lỗ trong màng UF chịu trách nhiệm chính trong việc xác định loại và kích thước của chất gây ô nhiễm được loại bỏ. Nói chung, các lỗ màng có kích thước từ 0,005 đến 0,1 micron.

Các nhà sản xuất màng UF phân loại mỗi sản phẩm UF có giới hạn trọng lượng phân tử cụ thể (MWC), đây là phép đo sơ bộ về kích thước của chất gây ô nhiễm được loại bỏ bởi một màng UF nhất định. Màng UF 100.000 MWC có nghĩa là khi nước chứa hợp chất tiêu chuẩn nhất định có trọng lượng phân tử khoảng 100.000 dalton được cấp cho thiết bị UF, gần như toàn bộ hợp chất sẽ không đi qua màng.

Các chất có trọng lượng phân tử 100.000 dalton có kích thước đường kính khoảng 0,05 micron đến khoảng 0,08 micron. Màng UF được sử dụng khi về cơ bản phải loại bỏ tất cả các hạt keo (bao gồm hầu hết các sinh vật gây bệnh), nhưng hầu hết các chất rắn hòa tan có thể đi qua màng mà không gây ra vấn đề gì ở hạ nguồn hoặc trong nước thành phẩm. UF sẽ loại bỏ hầu hết độ đục khỏi nước.

Siêu lọc sử dụng các sợi rỗng của vật liệu màng và nước cấp chảy vào bên trong vỏ hoặc trong lòng của các sợi. Các chất rắn lơ lửng và chất hòa tan có trọng lượng phân tử cao được giữ lại, trong khi nước và các chất hòa tan có trọng lượng phân tử thấp đi qua màng. Khi được kết hợp một cách chiến lược với các công nghệ lọc khác trong một hệ thống nước hoàn chỉnh, UF là lý tưởng để loại bỏ các chất keo, protein, vi khuẩn, chất gây sốt, protein và các đại phân tử lớn hơn kích thước lỗ màng khỏi nước.

Lợi ích của siêu lọc:

– Không cần hóa chất (chất keo tụ, keo tụ, khử trùng, điều chỉnh pH)

– Lọc loại trừ kích thước trái ngược với lọc sâu phương tiện truyền thông

– Chất lượng nước được xử lý tốt và không đổi về mặt loại bỏ hạt và vi sinh vật

– Quy trình và nhà máy nhỏ gọn

– Tự động hóa đơn giản

– Thân thiện với môi trường

Một hệ thống siêu lọc thân thiện với môi trường. Siêu lọc có tỷ lệ thu hồi 90-95% và có thể được sử dụng để xử lý nước thải để tái sử dụng. Siêu lọc cho phép loại bỏ các nội độc tố, nhựa, protein, silic, phù sa, vi rút,…

Thẩm Thấu Ngược RO

Thẩm thấu ngược hay còn được gọi là RO là một loại phương pháp lọc được sử dụng để loại bỏ các phân tử và ion khỏi một dung dịch nhất định. Thẩm thấu ngược liên quan đến việc áp dụng áp suất (thường lớn hơn áp suất thẩm thấu) trên một mặt của dung dịch nơi một màng bán thấm được đặt ở giữa các dung dịch. Màng này được sử dụng để lọc các chất gây ô nhiễm xuống các hạt nhỏ nhất. Các chất gây ô nhiễm thường được gọi là RO cô đặc.

Để phá vỡ quá trình hơn nữa, do sự hiện diện của màng, các phân tử lớn của chất tan không thể đi qua nó và chúng vẫn ở phía áp suất. Mặt khác, dung môi tinh khiết được phép đi qua màng. Khi điều này xảy ra, các phân tử của chất tan bắt đầu tập trung ở một bên trong khi phía bên kia của màng trở nên loãng. Hơn nữa, mức độ của các giải pháp cũng thay đổi ở một mức độ nào đó.

Về bản chất, quá trình thẩm thấu ngược diễn ra khi dung môi đi qua màng ngược với gradient nồng độ. Về cơ bản, nó di chuyển từ nồng độ cao hơn đến nồng độ thấp hơn.

Áp suất thẩm thấu là áp suất tối thiểu cần thiết để ngăn dung môi chảy qua màng bán thấm. Do đó, khi phía dung dịch (phía có nồng độ chất tan cao) chịu áp suất lớn hơn áp suất thẩm thấu, các hạt dung môi ở phía dung dịch di chuyển qua màng bán kết đến vùng có nồng độ chất tan thấp. Sự chuyển động ngược của dung môi như vậy qua màng bán thấm được gọi là thẩm thấu ngược.

Điều quan trọng cần lưu ý là áp suất tác dụng lên mặt dung dịch phải cao hơn áp suất thẩm thấu để quá trình thẩm thấu ngược diễn ra. Áp suất thẩm thấu là một thuộc tính chung, phụ thuộc vào nồng độ của dung dịch. Trong lọc nước, quá trình thẩm thấu ngược rất quan trọng. Nhiều máy lọc nước được sử dụng ngày nay sử dụng thẩm thấu ngược trong quy trình lọc như một trong các bước.

Lợi ích của thẩm thấu ngược:

– Quá trình này có thể được sử dụng để loại bỏ hiệu quả nhiều loại hạt hóa học hòa tan và lơ lửng cũng như các thực thể sinh học (như vi khuẩn) khỏi nước.

– Kỹ thuật này được ứng dụng rộng rãi trong xử lý chất thải lỏng hoặc khí thải.

– Nó được sử dụng trong nước tinh khiết để ngăn ngừa bệnh tật.

– Nó giúp khử muối trong nước biển.

– Nó có lợi trong lĩnh vực y tế.

Ưu điểm của thẩm thấu ngược:

– Vi khuẩn, vi rút và các chất gây sốt bị loại bỏ bởi lớp màng còn nguyên vẹn. Về mặt này, nước RO có chất lượng tiệm cận với nước cất.

– Các đơn vị có sẵn tương đối nhỏ gọn và cần ít không gian. Chúng rất thích hợp để lọc máu tại nhà.

– Trong sử dụng trung bình, màng có tuổi thọ hơn một đến hai năm trước khi cần thay thế.

– Khử trùng định kỳ hoàn toàn hệ thống RO bằng formalin hoặc chất khử trùng khác là thực tế.

Nhược điểm của thẩm thấu ngược:

– Màng cellulose axetat có khả năng chịu pH hạn chế. Chúng phân hủy ở nhiệt độ lớn hơn 35°C. Chúng dễ bị vi khuẩn tấn công. Cuối cùng chúng bị thủy phân.

– Màng polyamide không chịu được nhiệt độ lớn hơn 35°C. Chúng có khả năng chịu clo tự do kém.

– Vật liệu tổng hợp màng mỏng không dung nạp clo. Polysulfone thông lượng cao yêu cầu làm mềm hoặc khử ion nước cấp để hoạt động bình thường.

Chưng Cất

Chưng cất nước là một quá trình trong đó nước được đun sôi cho đến khi nó bay hơi và ngưng tụ, để lại các tạp chất có nhiệt độ sôi khác nhau. Chưng cất tạo ra nước sạch, tinh khiết. Đây là một phương pháp xử lý nước hiệu quả để loại bỏ các chất gây ô nhiễm như vi khuẩn, kim loại nặng và hóa chất.

Trong quá trình chưng cất, nước được đun sôi trong buồng sôi cho đến khi nó bốc hơi thành hơi nước. Hơi nước này sau đó được thu giữ và ngưng tụ vào một thùng chứa sạch. Phần lớn các hợp chất vô cơ và các phân tử không bay hơi không thể bay hơi với nước, và cuối cùng bị bỏ lại trong buồng đun sôi. Các thiết bị chưng cất quy mô nhỏ trông hơi giống bình pha cà phê. Chúng bao gồm một buồng đun sôi, buồng ngưng tụ (hoặc cuộn dây) và một thùng chứa nước sạch.

Quá trình chưng cất như sau:

1. Nước được đun nóng trong buồng sôi. Nước được đun nóng đến mức sôi lăn tăn, gây ra sự bay hơi và tạo ra hơi nước.
2. Hơi nước rời khỏi buồng đun sôi. Hơi nước từ nước sôi bốc lên qua lỗ thông hơi vào bình ngưng bằng thép không gỉ. Bất kỳ vi sinh vật, tạp chất và chất gây ô nhiễm nào không thể chuyển đổi thành các hạt khí đều bị bỏ lại trong buồng đun sôi.
3. Hơi nước ngưng tụ. Khi hơi nước đến thiết bị ngưng tụ, nó sẽ được làm lạnh bằng quạt cho đến khi nó biến trở lại thành những giọt nước. Những giọt này hiện đã sẵn sàng để được thu thập trong một thùng chứa sạch – nhưng trước tiên, có một giai đoạn lọc cuối cùng.
4. Các chất gây ô nhiễm còn lại được loại bỏ. Bất kỳ tạp chất nào đã bay hơi và ngưng tụ với nước giờ đây có thể được loại bỏ. Thông thường, bộ lọc than hoạt tính sẽ bẫy các chất gây ô nhiễm này bằng quá trình hấp phụ.
5. Nước thu thập trong một thùng chứa. Sau khi đi qua phương tiện lọc, nước sẽ chảy ra khỏi vòi của máy chưng cất và đi vào bình chứa. Nước này hiện đã sạch, tinh khiết và sẵn sàng để sử dụng.

Quá trình chưng cất có thể loại bỏ nhiều loại chất gây ô nhiễm khỏi nước, bao gồm nitrat, sắt, chì, độ cứng và một số vi sinh vật. Hiệu quả tổng thể của quá trình chưng cất phụ thuộc vào các chất gây ô nhiễm có trong nước. Ví dụ, một số hợp chất hữu cơ, như benzen, có điểm sôi thấp hơn nước.

Điều này có nghĩa là những chất gây ô nhiễm này cuối cùng sẽ làm ô nhiễm lại nước sau khi nó ngưng tụ thành dạng lỏng. Hầu hết các máy chưng cất đều sử dụng phương tiện lọc, thường là than hoạt tính, để giữ lại mọi chất gây ô nhiễm còn sót lại trước khi nước có thể rời khỏi máy.

Quá trình chưng cất loại bỏ nhiều loại hợp chất vô cơ khỏi nước, bao gồm các kim loại như chì, sắt, khoáng chất cứng, nitrat, natri và hầu hết các chất hòa tan khác. Quá trình đun sôi và bay hơi cũng có hiệu quả trong việc tiêu diệt virus, vi khuẩn và các vi sinh vật khác. Mặc dù chưng cất là một hình thức xử lý nước hiệu quả cao, nhưng cần lưu ý rằng nó có thể không loại bỏ tất cả các chất gây ô nhiễm khỏi nguồn nước.

Chưng cất không phải là một lựa chọn xử lý không an toàn để loại bỏ một số loại hợp chất hữu cơ bán bay hơi và dễ bay hơi (hay gọi tắt là VOC). Một số hợp chất hữu cơ, giống như hầu hết các loại thuốc trừ sâu, có điểm sôi cao hơn nước. Điều này có nghĩa là chúng có thể được loại bỏ trong quá trình chưng cất. Tuy nhiên, một số hợp chất hữu cơ có nhiệt độ sôi thấp hơn nước, nghĩa là chúng cũng sẽ bay hơi trong quá trình đun sôi và sẽ ngưng tụ với nước vào bình chứa.

Các hợp chất này phải được loại bỏ trong hoặc trước quá trình cô đặc để ngăn chúng làm nhiễm bẩn thành phẩm. Việc kiểm tra trước nguồn nước để phát hiện nhiễm bẩn có thể đảm bảo rằng các quy trình phù hợp được sử dụng cùng với quá trình chưng cất (nếu cần) để loại bỏ các chất gây ô nhiễm khó này.

Ozone Hóa

Ozone được hình thành tự nhiên trong khí quyển dưới dạng khí không màu có mùi rất hăng. Về mặt hóa học, ozon là dạng oxy ba nguyên tử, đẳng hướng có ký hiệu hóa học là O₃ và trọng lượng phân tử là 38. Ở nhiệt độ và áp suất khí quyển tiêu chuẩn, nó là một loại khí không ổn định, phân hủy thành oxy phân tử.

Chất oxy hóa rất mạnh này, với thế oxy hóa khử là 2,07, có nhiều ứng dụng thương mại và công nghiệp. Nó được sử dụng phổ biến trong xử lý nước uống được và không uống được, và như một chất oxy hóa công nghiệp. Khả năng oxy hóa đáng kể của ozone và các sản phẩm phụ oxy phân tử của nó làm cho nó trở thành lựa chọn đầu tiên cho quá trình oxy hóa hoặc khử trùng.

O₃ là chất oxy hóa mạnh nhất được phép sử dụng trong xử lý nước. Nó có khả năng tiêu diệt tất cả vi khuẩn, tảo và màng sinh học trong hệ thống nước mà không có nguy cơ hình thành sức đề kháng hoặc khả năng miễn dịch. O₃ có thành tích đã được chứng minh là loại bỏ dễ dàng và nhanh chóng 99% vi-rút đã biết, bao gồm các vi sinh vật kháng nước và có vấn đề (như Giardia, Cryptosporidium, Streptococcus Faecalis và E. coli), tất cả đều gây ra những lo ngại nghiêm trọng về sức khỏe con người trong nước uống được.

O₃ mạnh hơn 51% so với clo và có tốc độ tiêu diệt nhanh hơn 3,125 lần. O₃ sở hữu hiệu quả diệt khuẩn nhờ khả năng oxy hóa chất hữu cơ trong màng vi khuẩn, làm suy yếu thành tế bào và dẫn đến vỡ tế bào, khiến tế bào chết ngay lập tức. Ngược lại, clo và tất cả các chất diệt khuẩn oxy hóa và không oxy hóa khác phải được vận chuyển qua màng tế bào để can thiệp vào cơ chế sinh sản hạt nhân hoặc các phản ứng cung cấp sự sống enzym khác nhau trong tế bào, nên hiệu quả diệt khuẩn kém hơn đáng kể.

Vì lý do này, Ozone có khả năng kháng khuẩn mà không có nguy cơ hình thành sức đề kháng hoặc khả năng miễn dịch. Ngay cả các vi sinh vật kháng nước và có vấn đề, chẳng hạn như Giardia, Cryptosporidium, streptococcus fecalis và E. coli đều dễ dàng và nhanh chóng bị khử hoạt tính bởi Ozone. Mặc dù vi-rút có khả năng chống lại sự phá hủy của Ozone cao hơn so với vi khuẩn, nhưng quá trình khử hoạt tính của vi-rút xảy ra dễ dàng hơn với quá trình Ozon hóa so với quá trình halogen hóa.

Mặc dù nó thường chỉ được coi là một chất khử trùng, nhưng Ozone thực sự có vô số công dụng. Với nhiều khả năng oxy hóa và lợi ích về môi trường, Ozone có những ưu điểm sau:

– Giảm nhu cầu sử dụng hóa chất – vì khí Ozone được tạo ra ‘tại chỗ’, không có chi phí lưu trữ hoặc vận chuyển

– Không gây ô nhiễm – sự phân hủy duy nhất tạo ra sản phẩm là oxy

– Bất kỳ loại nước thải nào cũng an toàn để tái nhập vào các đường dẫn nước và thoát nước bề mặt, tiết kiệm năng lượng và tiền bạc

– Giảm đáng kể hầu hết các quy trình CIP (Làm sạch tại chỗ)

– Nước thải có thể được sử dụng trong các ứng dụng nước xám khác, tiết kiệm nước bổ sung từ các nguồn khác

– Hạn chế sử dụng các halogen có hại như clo và clo dioxide

– Không cần sản xuất hóa chất, do đó giảm nhu cầu vận chuyển và loại bỏ nhu cầu sử dụng thùng phuy hóa chất

Nano Bạc

Từ lâu, người ta đã biết rằng bạc có hoạt tính kháng khuẩn tuyệt vời chủ yếu là do giải phóng ion bạc (Ag⁺). Trên thực tế, Ag⁺ được xem là một trong những ion kim loại độc hại nhất trong môi trường nước ngọt. Do đó, các hợp chất bạc, chẳng hạn như bạc nitrat (AgNO₃) và bạc sulphadiazine (SSD), được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm thuốc để ngăn ngừa hoặc điều trị nhiễm trùng/bệnh do virus, nấm và vi khuẩn gây ra.

Nano bạc là một loại bạc có hóa trị 0 (Ag⁰) với ít nhất một kích thước nhỏ hơn 100 nm. Nó có các hình thái khác nhau, chẳng hạn như hình cầu, hình que và hình khối.

Nó thường được tổng hợp thông qua các phương pháp khử hóa học trong đó muối bạc, chẳng hạn như AgNO₃, bạc perchlorate (AgClO₄), hoặc bạc tetrafluoroborat (AgBF₄), được khử thành AgNP bằng chất khử, chẳng hạn như ethylene glycol, ethanol, glucose, hoặc natri bohiđrua (NaBH₄). Chất phủ hoặc chất ổn định, chẳng hạn như poly(vinyl pyrrolidone) (PVP), polysacarit, poly(vinyl alcohol) (PVA), poly(ethylene glycol) (PEG), hoặc citrate, thường được sử dụng trong quá trình tổng hợp nano bạc để ngăn chặn sự tổng hợp. Nano bạc cũng có thể được tạo ra thông qua nhiều phương pháp khác, chẳng hạn như khử điện hóa, chiếu xạ.

Hoạt động khử trùng của bạc phụ thuộc vào các thông số khác nhau như nồng độ, pH, thời gian tiếp xúc và nhiệt độ. Ngoài ra, các hàm lượng khác trong nước như canxi, clo, sunfua cũng đóng vai trò quyết định trong quá trình khử trùng. Canxi và sunfua trong nước ảnh hưởng đến hoạt tính diệt khuẩn của bạc, nhưng clorua ít ảnh hưởng đến hoạt tính diệt khuẩn của nó. Do đó dạng bạc tinh thể nano sẽ có hiệu quả khử trùng nước tốt hơn.

Việc ngâm tẩm các tinh thể nano bạc trong bộ lọc nước bằng gốm có thể hoạt động như một chất khử trùng hiệu quả hơn so với bộ lọc đơn giản. Các bộ lọc nước được cấy Nano bạc đã tỏ ra hiệu quả trong việc loại bỏ và vô hiệu hóa vi khuẩn bằng cách sử dụng hai cơ chế như khử trùng kim loại và lọc vật lý.

Màng tế bào vi khuẩn chứa các protein cấu thành lưu huỳnh và các axit amin chứa lưu huỳnh; bạc có thể tương tác với chúng dẫn đến vô hiệu hóa vi khuẩn. Ngoài ra, ion bạc được giải phóng từ các AgNP tương tác với phốt pho trong DNA và protein chứa lưu huỳnh dẫn đến ức chế hoạt động của các enzym. Kích thước và hình dạng hạt là những thông số khác để xác định hoạt tính kháng khuẩn. Nếu kích thước của AgNP < 20nm, nó có thể liên kết tốt với lưu huỳnh trong protein của màng dẫn đến tính thấm tối đa qua màng và tiêu diệt vi khuẩn.

Tuy nhiên, AgNP ngoài hoạt tính kháng khuẩn tuyệt vời và hiệu quả, thì vẫn tồn tại những rủi ro về sức khoẻ và môi trường mà chúng ta cần lưu ý. Các AgNP có dấu hiệu độc tố in vivo và in virto do tính chất hoá lý của chúng. Dạng tác động độc hại khác trong môi trường được quan sát thấy do thải ra các hạt nano bạc mà các loài thuỷ sinh dễ dàng hấp thụ. Ngoài ra, việc sử dụng rộng rãi các AgNP làm chất khử trùng có thể là nguy cơ kháng thuốc của vi sinh vật làm giảm khả năng ứng dụng của nó.

Độc tính phát sinh từ nano bạc hoặc bạc hòa tan còn nhiều tranh cãi nhưng các báo cáo nghiên cứu hiện tại cho thấy độc tính phát sinh do thải bạc ra môi trường ở dạng hạt cũng như ở kích thước nano chứ không phải bạc hòa tan. Độ nhạy cảm với độc tính của các AgNP cao hơn đối với các loài thủy sinh với nồng độ 1–5 μg/L so với con người và động vật có vú.

Trong môi trường, độc tính của bạc ở cấp độ nano được đưa vào ở các dạng tuần tự như sự giải phóng nano‑bạc từ sản phẩm, phát thải, phân phối và ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh. AgNP được báo cáo có khả năng gây độc cho dòng tế bào người được xác định bởi độc tính tế bào, độc tính di truyền và các thông số chống tăng sinh. Ngoài ra, nó cho thấy độc tính đối với thủy sinh, trên cạn, thực vật, tảo, nấm, động vật có xương sống và tế bào da người (tế bào sừng, tế bào nguyên bào sợi phổi và tế bào u nguyên bào thần kinh đệm).

Ngoài ra, theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) và WHO, bạc ở nồng độ thấp trong nước uống, tức là < 0,1 mg/L là an toàn. Mặc dù kiến ​​thức phong phú hơn về tác động nguy hiểm của nano bạc, một số vấn đề cần được đánh giá và tối ưu hóa giới hạn độc tính, liều lượng và nồng độ đối với sinh vật sống dưới nước và con người, sau đó nó có thể được sử dụng một cách an toàn và hiệu quả trong các chức năng khác nhau.

Công ty CP Thiết Bị Khoa học H2TECH – Là đơn vị cung cấp các thiết bị khoa học kỹ thuật hàng đầu tại Việt Nam. H2TECH là đối tác của nhiều trường học các viện nghiên cứu và các trung tâm thí nghiệm. Là một trong những nhà phân phối tại Việt Nam, với nhiều hãng nỗi tiếng khác nhau trên thế giới như WASSERLAB, MIRAE ST, THERMO SCIENTIFIC, …. Nếu bạn đang có nhu cầu về các loại máy lọc nước siêu sạch hoặc thiết bị phòng thí nghiệm khác hãy liên hệ với H2TECH để được hỗ trợ cung cấp các thiết bị với mức giá hợp lý nhất.

CÔNG TY CP THIẾT BỊ KHOA HỌC H2TECH
Chuyên cung cấp các thiết bị phòng thí nghiệm – Thiết kế phòng lab
Chúng tôi hợp tác lâu dài dựa trên uy tín, chất lượng và hỗ trợ cho khách hàng một cách tốt nhất
Hotline: 0934.07.54.59
    028.2228.3019
Email: thietbi@h2tech.com.vn
       salesadmin@h2tech.com.vn
Website: https://h2tech.com.vn
https://thietbihoasinh.vn 
https://thietbikhoahoch2tech.com