Tìm Hiểu Về Các Thông Số Vận Hành Màng Lọc

Để các quá trình xử lý nước qua màng lọc hoạt động hiệu quả và ổn định, người trực tiếp vận hành đóng vai trò vô cùng quan trọng, đòi hỏi phải có đầy đủ kỹ năng, kiến thức và chắc chắn phải nắm vững các thông số vận hành màng lọc. Dưới đây, Môi trường Hợp Nhất tổng hợp các thông số quan trọng cần thiết cho người vận hành.

1. Các phương trình cơ bản trong quá trình lọc màng

Bất cứ một hệ thống màng lọc nào sau khi lắp đặt xong cũng phải được kiểm tra khả năng làm việc của hệ thống thông qua các thông số như hiệu suất khử muối, hiệu suất thu hồi cũng như lưu lượng của các dòng khi thay đổi giá trị như nhiệt độ, áp suất, nồng độ muối trong nước cấp vào.

Dòng nước. Tốc độ của dòng nước được xác định bởi phương trình sau:

J₁ = K₁ (Δ_p – Δ_𝜋)

K₁ = K_w

𝜋 = 1,21 T𝜮M_i

Trong đó:

• J_i: Tốc độ dòng, m³/m²/s
• P: Chênh lệch áp suất thủy lực giữa hai bên màng, atm;
• Δ𝜋: Chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa hai bên màng, atm;
• K₁: Hệ số chuyển khối của nước sạch, m³/m²/s
• K_w: Hệ số thấm nước của màng;
• A: Diện tích màng, m²
• 𝜻: Chiều dày của màng, m
• T:Nhiệt độ nước dòng vào, ^oK
• M_i: Nồng độ phần mol của ion thứ I hoặc các chất không phân ly;
• K_l: Có thể do nhà sản xuất đưa ra hoặc phải giải phương trình tại các điều kiện chuẩn. Nó phụ thuộc vào đặc tính của màng, nhiệt độ của hệ thống và các thành phần hóa học trong dung dịch muối.

Dòng muối (dòng đặc). Dòng muối cho biết hiệu quả khử muối của màng. Dòng muối là một hàm của nhiệt độ và thành phần muối. Vì vậy, nó là một thuộc tính riêng của màng đồng thời có quan hệ gián tiếp với áp suất tác động và tỷ lệ với chênh lệch nồng độ muối phía trước và sau màng theo phương trình sau:

J₂ = K₂ΔC

ΔC = C_f – C_p

Vì nước khuếch tán qua màng thẩm thấu ngược nên nồng độ muối trong dung dịch tăng lên, dẫn đến hiện tượng tích tụ muối trên bề mặt màng. Hiện tượng này gọi là hiện tượng phân cực nồng độ.

Hiện tượng phân cực nồng độ có thể gây ra 2 ảnh hưởng sau:

• Tăng áp suất thẩm thấu và làm giảm dòng nước thấm qua màng;
• Tăng động lực chênh lệch nồng độ phía trước và sau màng, dẫn đến tăng lượng muối khuếch tán qua màng làm giảm chất lượng sản phẩm.

Tất cả các tác động trên đều dẫn tới việc làm tăng chi phí năng lượng cấp cho hệ thống tính cho một đơn vị sản phẩm.

2. Các đại lượng đặc trưng

Hiệu suất khử muối: Hiệu suất khử muối cho biết khả năng loại bỏ muối của màng. Nó có thể được xác định bằng phương trình sau:

SR = (1 – C_p/C_f).100%

SR = (1 – TDS_p/TDS_f).100%

Lượng muối khuếch tán qua màng phụ thuộc và nhiệt độ và thành phần nước vào, áp suất vận hành, kiểu và vật liệu màng và quá trình tiền xử lý.

Lượng muối qua màng và tổn thất áp suất là hai thông số đánh giá mức độ tắc của màng.

Hiệu suất thu hồi: Hiệu suất thu hồi đối với hệ thống thẩm thấu ngược được xác định bằng phương trình sau:

R = Q_p/Q_f.100%

Trong đó:

• Q_p: Lưu lượng sản phẩm, m3/ngày;
• Q_f: Lưu lượng vào, m3/ngày.

Hiệu suất thu hồi phụ thuộc vào hàm lượng muối trong nước vào. Ví dụ đối với nhà máy dùng nước biển thì hiệu suất thu hồi nằm trong khoảng 20 – 35%.

Nếu tăng hiệu suất thu hồi sẽ làm tăng nồng độ muối trong dung dịch cũng như áp suất thẩm thấu, do đó làm giảm dòng lọc và làm tăng tổng chất rắn hòa tan (TDS) trong sản phẩm. Chúng có thể tăng tỷ lệ thu hồi bằng cách tăng số modun trong hệ thống.

Khi tăng áp suất làm việc sẽ làm tăng lưu lượng nước mà không làm thay đổi lưu lượng dòng muối.

Ngoài các thông số vận hành màng lọc, trong quá trình vận hành cần chú ý đến nhiệt độ, vật liệu màng, áp suất nước qua màng, kích thước lỗ màng, bản chất và nồng độ chất ô nhiễm trong nước.

Môi trường Hợp Nhất hy vọng kiến thức trên đây hữu ích đối với bạn đọc, đáp ứng đúng với nhu cầu các bạn đang tìm kiếm. Đồng thời chúng tôi cũng rất hoan nghênh mọi ý kiến đóng góp từ bạn đọc để nội dung bài viết được hoàn chỉnh tốt hơn. 

Bộ phận Truyền thông & Marketing: Tổng hợp