Hotline: 0904.754.399

Công ty TNHH Công nghệ ATP Việt Nam

Tiếng việtEnglish

So sánh công nghệ lọc nước siêu sạch với công nghệ cất nước 1 và 2 lần

1291
com_content.article
(2 votes, average 5.00 out of 5)
So sánh công nghệ lọc nước siêu sạch với công nghệ cất nước 1 và 2 lần5.00 out of 50 based on 2 voters.


GIỚI THIỆU

Sự phát triển của khoa học công nghệ luôn đồng hành cùng với việc cải tiến các thiết bị phục vụ cho nghiên cứu khoa học. Cùng với các thông số khác, chất lượng của nước sạch trong phòng thí nghiệm là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới kết quả nghiên cứu. Ở thế kỷ trước, công nghệ cất nước được sử dụng rất phổ biến để tạo ra nước sạch. Ngày nay, các công nghệ tinh sạch mới đã được cải thiện về hiệu quả và chất lượng, do đó có thể cạnh tranh được với công nghệ cất nước cũ.

Trên cơ sở lý thuyết và thực nghiệm, chúng tôi đã tiến hành so sánh và phân tích hiệu quả của hệ thống lọc nước siêu sạch của Millipore với hệ thống cất nước 1 và 2 lần.

CÔNG NGHỆ

Trong quá trình chưng cất, nước được gia nhiệt, bay hơi và ngưng tụ ở bình hứng. Các tạp chất có trong nước như: các ion, các chất hữu cơ, các hạt rắn và vi khuẩn sẽ được giữ lại trong bình đốt. Tuy nhiên, sẽ có một số hợp chất hữu cơ có thể bị lôi cuốn theo hơi nước như các chất hữu cơ dễ bay hơi và các chất hữu cơ có nhiệt độ sôi gần giống nhiệt độ sôi của nước.

Máy lọc nước Elix sử dụng các công nghệ lọc nước siêu sạch tiến bộ nhất như công nghệ thẩm thấu ngược (RO) khử ion dưới tác dụng của điện trường (EDI) và tia cực tím (UV). Trong khi công nghệ RO là công nghệ màng lọc thẩm thấu ngược được sử dụng rộng rãi trên thị trường còn công nghệ EDI sử dụng công nghệ trao đổi ion liên tục đã được đăng ký bản quyền và được sử dụng trong tất cả các hệ Elix của Millipore.
 

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Hình 1: Sơ đồ nguyên lý cất nước và các điểm lấy mẫu
Hình 2: Sơ đồ nguyên lý RO-EDI và các điểm lấy mẫu của hệ thống Elix UV
A: Chất lượng nước cất 1 lần
B’: Chất lượng nước tại đầu ra của bình ngưng của thiết bị cất nước 2 lần
B: Chất lượng nước tại bình hứng sản phẩm nước cất 2 lần.

Các tạp chất hữu cơ – Phân tích TOC

TOC: là tổng hàm lượng cácbon có khả năng ôxi hóa, chỉ số này thay đổi rất nhiều theo thời gian từ ngày này tới ngày tiếp theo, đặc biệt là đối với nước bề mặt (nhậy cảm với điều kiện không khí)

Hình 1: biểu đồ so sánh chỉ số TOC của nước ở các điểm lấy mẫu khác nhau (Elix: máy Elix, Single D: nước cất 1 lần, Double D: nước cất 2 lần và TAP: nước cấp)

Sự kết hợp công nghệ RO và EDI đem lại hiệu quả rõ ràng hơn trong việc loại bỏ các hợp chất hữu cơ so với cất nước 1 lần và 2 lần. Điều này có thể giải thích là do công nghệ thẩm thấu ngược đã loại bỏ h ầu hết các tạp chất có kích thước lớn hơn kích thước lỗ c ủa màng lọc RO (10-8m). Thêm vào đó, EDI dễ dàng loại bỏ phần lớn các chất hữu cơ mang điện tích.

So với sự kết hợp RO-EDI thì cất nước hầu như không có khả năng loại bỏ các chất hữu cơ khối lượng phân tử nhỏ mà có thể bay hơi theo hơi nước.

Các tạp chất vô cơ – Phân tích sắc ký

Bảng 1: Bảng so sánh nồng độ cation (ion + ) trong nước
Bảng 2: Bảng so sánh nồng độ anion (ion - ) trong nước

Nếu chúng ta quan tâm tới tổng hàm lượng ion còn giữ lại sau các bước tinh sạch khác nhau thì xét về mặt tổng thể, máy Elix có khả năng loại bỏ tốt hơn các chất vô cơ có trong nước.

Còn nếu chúng ta xét tới các chất hữu cơ mang điện tích như annonium thì máy elix có khả năng loại bỏ hiệu quả h ơn so với máy cất nước. Đó là do NH3 có khả năng tan hoàn toàn trong nước và dễ dàng bị lôi cuốn theo hơi nước. Còn đối với máy Elix, các tạp chất đó dễ dàng bị giữ lại trong lớp đệm trao đổi ion của EDI. So với hệ thống cất nước 1 lần, thì cất nước 2 lần cũng chỉ tiếp tục làm giảm hàm lượng các ion mà thôi.

Tạp nhiễm vi sinh vật

Quá trình chưng cất được biết đến như quá trình tiệt trùng nước, người ta không phát hiện vi sinh vật ở nước lấy trực tiếp
từ bình ngưng (0 cfu/ml). Tuy nhiên, nước cất lại rất dễ nhiễm vi sinh vật trong quá trình thu hồi sản phẩm ở bình hứng (0- 448 cfu/ml). Còn hàm lượng vi khuẩn có trong nước đầu ra của máy Elix từ 0 – 1.3 cfu/ml.

Chi phí năng lượng và bảo dưỡng

Về tiêu thụ điện năng: Elix tiêu thụ khoảng 35 Wh, còn máy cất nước 2 lần tiêu thụ khoảng 6000 Wh.

Về tiêu thụ nước: với cùng 1 lượng nước sản phẩm, Elix tiêu thụ gần bằng 1 phần 10 so với máy cất nước 2 lần. Hệ số sử dụng nước của máy Elix là 20,5 – 22,1% so với máy cất nước là 2,1 – 3,3%.

Về chi phí bảo dưỡng: Máy Elix không cần bảo dưỡng trong vòng 3 tháng còn máy cất nước 2 lần cần bảo dưỡng định kỳ hàng tuần với axít mạnh.

ĐIỀU KIỆN TIẾN HÀNH QUÁ TRÌNH THỬ NGHIỆM

Trong thử nghiệm chúng tôi sử d ụng máy cất nước 2 lần Aquatron 4000D của hãng Bibby Sterilin, Staffordshire, Anh.

Hệ thống RO-EDI sử dụng máy lọc nước Elix 10 UV của hãng Millipore, Mỹ.

Cấp cùng nguồn nước máy ở Saint-Quentin-en-Yvelines, Pháp. Các điểm lấy mẫu như mô tả ở các phần trên. Các mẫu đem phân tích bằng các phương pháp như mô tả ở các trên. Nước được thải bỏ sau khi lấy mẫu. Nước được lấy sau khi máy hoạt động ổn định trong 1 giờ với các thiết bị thích hợp.

Đối với phương pháp sắc ký, 100 ml mẫu được chứa trong chai polyethylen đã được rửa sạch, sử d ụng máy sắc ký Dionex DX-500 (Dionex Corporation, Sunnyvale, CA, Mỹ) với cột tách sơ bộ. Cation được tách bằng cột CS12A trong môi trường isocratic, rửa giải bằng 20mM axit methanesulfonic. Anion được tách bằng cột AS17 trong môi trường isocratic, rửa giải bằng EG40.

Hàm lượng TOC được đo bằng máy đo TOC, kết hợp với xử lý axit, quá trình oxi hóa bề mặt và ôxi hóa bởi tia UV.

Mẫu nước đem phân tích chỉ tiêu vi sinh được đựng trong chai sạch, đã tiệt trùng. Mẫu vi sinh được nuôi ở 300C trong 72 giờ trong đĩa R2A.

Tất cả các ống đều được thay đổi trưcớ khi thực hiện thí nghiệm này.

KẾT LUẬN

Các kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng hệ thống Elix hiệu quả hơn so với máy cất nước 1 lần và 2 lần trong quá trình làm giảm hàm lượng TOC và vi sinh.

Hàm lượng hầu hết các chất tạp nhiễm ion của máy lọc nước và máy cất nước đều biểu diễn bằng đơn vị ppb. Các kết quả chứng minh rằng đối với phần lớn các ion, hàm
lượng ion của nước từ máy Elix bằng hoặc thấp hơn, thậm chí một số ion thấp hơn nhiều so với nước cất.

Thêm vào đó, trong phần kết quả thảo luận, hệ thống cất có chi phí hoạt động cao hơn (chi phí điện và nước) hoặc khó sử dụng (dễ đóng cặn)

Các kết quả nghiên cứu này chỉ ra điều mà giới khoa học đã thừa nhận: phương pháp cất nước đã được thay thế bằng công nghệ lọc RO
kết hợp với trao đổi ion EDI. Công nghệ này giờ đang trở thành tiêu chuẩn và được sử dụng để cung cấp nước siêu sạch cho các phòng thí
nghiệm.

THAM KHẢO

1. Dimitrakopoulos, T., Vanatta, L. E., Feuillas, E., “Qualification of an Electro-Deionization Module via Experimental Design and Ion-Chromatographic Studies,” Journal of Chromatography A, 1039 (2004) 63-70.

2. Halpeth, M.K., “Evaluation of Millipore Elix-3 System”, TERI (The Energy and Resources Institute), March 2004.