Công nghệ nước DI

 

 

Nước DI khử khoáng là giải pháp công nghệ khử khoáng sản xuất nước siêu tinh khiết hiệu quả kinh tế cao trong việc loại bỏ khoáng chất và các tạp chất khỏi nước để tạo ra nước có độ tinh khiết cao dùng trong các ngành công nghiệp như điện tử, dược phẩm và phòng thí nghiệm, thực phẩm và sản xuất điện, nơi độ tinh khiết của nước là rất quan trọng. Các quy trình công nghệ này sẽ loại bỏ tất cả các chất rắn hòa tan, như natri, silica, độ kiềm và các anion khoáng chất (Cl¯, SO4²¯, NO3¯). Các hệ thống DI do An thy chế tạo được áp dụng công nghệ thông minh hoạt động tự động khép kín, dễ dàng vận hành bảo trì.

Chúng ta hãy cùng bài viết tìm hiểu kỹ hơn về các nguyên lý hoạt động, và ứng dụng của hệ thông lọc nước DI trong sản xuất nhé

 

Nước DI khử khoáng là gì?

Nước DI khử khoáng (demineralized water) còn được gọi là nước khử ion, là nước đã đươc loại bỏ về cơ bản tất cả các muối vô cơ và loại bỏ hầu hết hàm lượng khoáng chất bằng nhiều phương pháp như chưng cất, khử ion, thẩm thấu ngược, điện phân hoặc các kỹ thuật lọc nước khác. Kết quả là nước về cơ bản là H2O tinh khiết, với độ dẫn điện gần bằng không. 

Nước DI khử khoáng cần thiết cho nhiều mục đích sử dụng công nghiệp và thương mại, nhưng không được dùng làm nước uống vì nó loại bỏ tất cả (hoặc hầu hết) các khoáng chất hòa tan có lợi cho sức khỏe con người.

Chúng ta đã biết đến có nhiều phương pháp kỹ thuật tách khoáng ra khỏi nước, nhưng không phải tất cả các phương pháp đều loại bỏ khoáng chất khỏi nước theo tỷ lệ giống nhau. Vì vậy, tùy theo yêu cầu của từng ngành sản xuất, chúng ta có thể đề xuất lựa chọn bất kỳ giải pháp quy trình xử lý nào phù hợp nhất để loại bỏ khoáng khỏi nước theo phương pháp có chi phí tiết kiệm và hiệu quả nhất, vì lý do này, giải pháp khử khoáng và khử ion thường được sử dụng thay thế cho nhau.

 

Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về phương pháp lọc nước DI, sự khác biệt giữa các phương pháp công nghệ xử nước khử khoáng DI và các ứng dụng của nó.

 

Những phương pháp khử khoáng nước DI

Nước DI khử khoáng đã loại bỏ hàm lượng lớn các khoáng chất và cho đến ngày nay có những kỹ thuật phổ biến nhất để khử khoáng nước là thông qua chưng cất, lọc thẩm thấu ngược - RO, khử ion - DI và điện phân.

Đối với các ngành sản xuất đòi hỏi nước DI có độ tinh khiết cao, bắt buộc phải chọn giải pháp thông qua quá trình chưng cất và DI.

Đối với các yêu cầu về nước uống tinh khiết dùng trong thương mại hoặc gia đình thì phương pháp lọc thẩm thấu ngược - RO thường được sử dụng 
 

Có các phương pháp khử khoáng nước DI sau:

• Chưng cất 
• Khử ion 
• Thẩm thấu ngược (RO)
• Điện cực hóa EDI

 

Khử khoáng bằng chưng cất 

Phương pháp chưng cất là phương pháp được biết đến từ rất lâu, có thể nói là kỹ thuật tách khoáng đầu tiên ra đời khi chưa có các phương pháp hiệu quả khác được phát minh và nó được dùng như một cách thiết yếu để loại bỏ các ion và tạp chất khỏi nước. Phương pháp này hoạt động bằng cách cho nước được chưng cất bằng cách đun sôi trong một thiết bị cho đến khi hơi nước được tạo ra, sau đó hơi nước này được giữ lại trong một bộ phận làm mát để đưa nước chuyển về trạng tháo lỏng và thu gom. Khi hơi nước nguội đi, một chất lỏng lại được hình thành và trong quá trình đó, các muối và khoáng chất hòa tan được loại bỏ.

Quá trình chưng cất cũng loại bỏ một số hàm lượng vi sinh vật như vi khuẩn và động vật nguyên sinh khi nước được đun nóng. Chưng cất nước cũng loại bỏ kim loại nặng và chất khử trùng có hại.

Quá trình chưng cất tạo ra nước DI khử khoáng có độ tinh khiết cao, tuy nhiên nó không thực tế đối với các ứng dụng và mục đích sử dụng dân dụng vì quy trình này yêu cầu thiết bị chuyên dụng công kếnh và không thể cung cấp nước theo yêu cầu phục vụ sản xuất, do tốc độ chưng cất chậm.

 

Khử khoáng bằng khử ion

Phương pháp khử ion hóa tạo nước DI là một quá trình khử khoáng nước phức tạp hơn nhiều, và do đó, nó chỉ được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng công nghiệp nơi cần một lượng lớn nước DI khử khoáng cho sản xuất.

Trong quá trình DI của nước, nước được chạy qua hai loại nhựa chuyên dụng có chứa các điện tích khác nhau. Một trong số chúng tích điện dương (nhựa anion) và cái còn lại tích điện âm (nhựa cation). Các loại nhựa đóng vai trò là chất trao đổi, loại bỏ các khoáng chất khỏi nước để khử khoáng tạo ra nước DI.

Phương pháp khử ion cực kỳ hiệu quả trong việc loại bỏ hàm lượng khoáng chất không mong muốn khỏi nước để tạo ra nước DI có độ tinh khiết cao, nhưng nó không thể loại bỏ nhiều loại chất gây ô nhiễm khác như vi rút, vi khuẩn, động vật nguyên sinh và hóa chất hữu cơ.

 

Khử khoáng bằng lọc thẩm thấu ngược (RO)

Nếu bạn đã từng sử dụng hệ thống nước tinh khiết, thì có khả năng đó là hệ thống lọc RO. Hệ thống này hoạt động đảo ngược quá trình thẩm thấu tự nhiên còn gọi là thẩm thấu ngược, cung cấp tạo ra cho bạn nước tinh khiết an toàn, sạch sẽ. Thẩm thấu ngược còn được gọi là lọc màng và siêu lọc, cả ba thuật ngữ này đều có thể được sử dụng để mô tả quá trình khử khoáng.

Trong quá trình thẩm thấu ngược, nước chảy qua màng bán thấm từ khu vực có nồng độ chất hòa tan thấp đến khu vực có nồng độ chất hòa tan cao. Quá trình tiếp tục cho đến khi cả hai giải pháp đạt đến trạng thái cân bằng. Lực đẩy đủ mạnh để nước thẩm thấu quả màng trong quá trình này được gọi là áp suất thẩm thấu.

 

Khử khoáng bằng điện cực hóa (EDI)

Điện phân khử khoáng là công nghệ quy lọc màng ion để khử khoáng nước bằng điện trường. Sự kết hợp giữa sử dụng điện phân và nhựa trao đổi ion vừa khử ion vừa khử khoáng nước mà không cần hóa chất để tái sinh nhựa trao đổi ion.

Điện phân (EDI) được sử dụng để di chuyển đưa các ion muối khoáng từ một dung dịch qua màng trao đổi ion sang dung dịch khác dưới ảnh hưởng của hiệu điện thế ứng dụng. Điều này được thực hiện trong một cấu hình gọi là tế bào điện phân. Tế bào bao gồm một ngăn nước cấp (pha loãng) và ngăn nước cô đặc (nước muối khoáng) được hình thành bởi màng trao đổi anion và màng trao đổi cation được đặt giữa hai điện cực. Trong hầu hết các quy trình điện phân thực tế, nhiều tế bào điện phân được sắp xếp thành một cấu hình gọi là ngăn điện phân, với các màng trao đổi anion và cation xen kẽ tạo thành nhiều tế bào điện phân. Quy trình điện phân khác với phương pháp kỹ thuật chưng cất và các quy trình thẩm thấu ngược RO ở chỗ các chất khoáng hòa tan được di chuyển ra khỏi dòng nước cấp vào, trong khi các quy trình khác di chuyển nước ra khỏi các chất còn lại. Bởi vì số lượng các khoáng chất hòa tan trong dòng nước cấp ít hơn nhiều so với chất lỏng. 

Phương pháp điện phân mang lại lợi thế thực tế như tỷ lệ thu hồi nước cao hơn nhiều trong nhiều ứng dụng nên tiết kiệm được nhiều nước thải đặc biệt không cần dừng  máy, không sử dụng hóa chất, tiết kiệm chi phí vận hành

 

Ứng dụng của nước DI khử khoáng trong đời sống

Nước khử khoáng có độ tinh khiết rất cao nên nó có sử dụng nhiều cho những ứng dụng và mục đích sử dụng công nghiệp. Điều này là do nước khử khoáng rất khó ăn mòn hoặc làm nhiễm bẩn các chất hoặc vật liệu khác đang được sử dụng.

Do đó nước DI được sử dụng nhiều trong các ngành như:

Sản xuất điện tử, chất bán dẫn, sản xuất dược phẩm, sản xuất mỹ phẩm, y tế, chế biến thực phẩm, xi mạ... 

 

Chúng ta hãy đề cập đến một số ứng dụng tiêu biểu trong cuộc sống

 

Ứng dụng nước DI trong phòng thí nghiệm, y tế:

• Sử dụng làm dung môi để chuẩn bị dung dịch và chất đệm

• Dùng để pha loãng nồng độ hóa chất

• Dùng trong nồi hấp để kéo dài tuổi thọ của buồng hấp

• Là chất làm sạch thiết bị phòng thí nghiệm và đồ chứa, đặc biệt là đồ thủy tinh

 

Do nước DI có độ tinh khiết rất cao nên còn được sử dụng sản xuất nước muối sinh lý và các dung dịch để tiêm...Và rất nhiều công việc của ngành y tế.

 

Ứng dụng nước khử khoáng ngành sản xuất dược phẩm:

• Nước khử khoáng dùng làm nguyên liệu, thành phần, dung môi trong sản xuất, bào chế dược phẩm

• Nước khử khoáng cũng được sử dụng trong công thức mỹ phẩm để kiểm soát chất lượng và độ an toàn của các thành phần chứa trong đó

 

Ứng dụng nước DI ngành điện tử, bán dẫn:

• Rửa bo mạch và chíp nhớ

• Rửa màn hình camera

• Sản xuất kính và kính thuốc

• Sản xuất chất bán dẫn

 

Ứng dụng nước DI cho nồi hơi và máy móc tự động:

• Nồi hơi

• Ắc quy chì-axit

• Động cơ tua bin khí

• Hệ thống làm mát trong ô tô và máy bay

• Sản xuất dung dịch lọc khí thải

 

Các công dụng khác của nước DI:

• Hệ thống cắt và làm mát bằng laser

• Bình chữa cháy

• Sản phẩm làm sạch cửa sổ kính tòa nhà 

• Các ứng dụng hơi nước (bàn ủi, v.v.) trong ngành dệt may

• Tháp giải nhiệt làm mát nhà máy, tòa nhà

• Hệ thống cấp liệu nồi hơi áp suất cao trong ngành điện và nhà máy lọc dầu

 

Những điều cần lưu ý trước khi sử dụng nước khử khoáng DI

Nước khử khoáng DI về mặt kỹ thuật không chứa các khoáng chất và chất gây ô nhiễm, với mỗi phương pháp khử khoáng khác nhau sẽ cho ra khả năng khử khoáng và hiệu quả khác nhau nên sẽ còn một lượng rất nhỏ các chất khoáng hòa tan theo tỷ lệ khác nhau vẫn còn lơ lửng trong nước và sẽ luôn tồn tại.

Tuy nhiên ngày nay, với những tiến bộ không ngừng trong công nghệ hiện đại, chúng ta có thể hoàn toàn có thể xem xét lựa chọn các phương pháp tối ưu đem lại hiệu quả cho chủ đầu tư.

Đội ngũ kỹ sư của An Thy luôn phải tính toán kỹ lưỡng và lựa chọn áp dụng các phương pháp xử lý khử khoáng phù hợp nhất với yêu cầu riêng của từng ngành sản xuất có sử dụng nước khử khoáng, nhằm tạo ra các hệ thống hoạt động ổn định và cung cấp nước khử khoáng DI có chất lượng tốt nhất.

 

Quy trình hệ thống lọc nước DI 

Có rất nhiều phương pháp khử khoáng chúng tôi đã liệt kê ở trên.

Bài viết này sẽ tập trung tìm hiểu về phương pháp khử khoáng bằng trao đổi ion để loại bỏ khoáng chất khỏi nước.

Kỹ thuật khử ion đòi hỏi phải loại bỏ các chất hòa tan tích điện (ion hóa) bằng cách liên kết chúng với các vị trí tích điện dương hoặc âm của nhựa trao đổi ion khi nước đi qua cột có chứa nhựa này. Quá trình này được gọi là trao đổi ion và chúng ta có thể sử dụng theo nhiều cách khác nhau để tạo ra nước khử ion có chất lượng khác nhau. Chúng ta sẽ xem xét các phương pháp sau đây.

 

• Hệ thống lọc nước DI khử ion gồm 2 cột cation, anion 

Các hệ thống này bao gồm một tank chứa nhựa trao đổi cation ở dạng hydro (H+) và một tank chứa nhựa anion ở dạng hydroxyl (OH-) (xem sơ đồ bên dưới). Nước chảy qua một cột cation, sau đó tất cả các cation được trao đổi với các ion hydro. Sau đo nước lọc chảy qua cột anion. Tất cả các ion tích điện âm sẽ trao đổi với các ion hydroxit, chúng kết hợp với các ion hydro để tạo thành nước (H2O).

 

 

Các hệ thống này loại bỏ tất cả các ion bao gồm cả silica. Trong hầu hết các trường hợp, tốt nhất ta nên lắp đặt thiết bị loại bỏ CO2 giữa các bộ trao đổi ion để giảm tải số lượng ion chuyển đến bộ trao đổi anion. Điều này làm giảm hàm lượng CO2 xuống vài mg/l, giảm lượng nhựa anion bazơ mạnh và giảm nhu cầu về thuốc thử tái sinh.
Nhận xét, hệ thống nhựa cation axit mạnh và hệ thống nhựa anion bazơ mạnh là cấu hình đơn giản nhất và tạo ra nước khử ion có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng. 

 

• Hệ thống lọc nước DI khử ion gồm 3 cột cation + anion, anion 

Kiểu kết hợp này là một biến thể của bộ lọc 2 cột cation và anion. Nó cung cấp chất lượng tương tự như nước khử ion, nhưng mang lại lợi thế kinh tế khi xử lý nguồn nước nhiễm nhiều anion mạnh (clorua và sunfat). Chúng ta có thể nhận thấy rằng hệ thống được trang bị thêm bộ trao đổi anion bazơ yếu trước bộ trao đổi anion bazơ mạnh cuối cùng. Phương pháp này cũng nên thêm lựa chọn lắp đặt bộ khử CO2 đặt sau bộ trao đổi cation hoặc giữa hai bộ trao đổi anion (xem sơ đồ bên dưới).

 

 

Phương pháp trao đổi ion này đối với anion cần phải tái sinh bằng dung dịch xút (NaOH) đầu tiên đi qua nhựa bazơ mạnh và sau đó qua nhựa bazơ yếu. Phương pháp này này tiết kiệm xút hơn, vì dung dịch tái sinh còn lại sau chất trao đổi anion có tính bazơ mạnh thường đủ để tái sinh hoàn toàn nhựa có tính bazơ yếu. Ngoài ra, khi nước thô chứa nhiều chất hữu cơ, nhựa bazơ yếu sẽ bảo vệ nhựa bazơ mạnh.  

 

• Hệ thống lọc nước DI khử ion hỗn hợp 

Trong phương pháp khử ion dạng hỗn hợp lớp nhựa, các loại nhựa trao đổi cation và anion được trộn lẫn với nhau và được chứa trong một tank lọc áp lực duy nhất. Hai loại nhựa được trộn bằng cách khuấy trộn với khí nén, do đó, lớp lỗ tầng rỗng có thể được coi là vô số chất trao đổi anion và cation trong chuỗi.

Khi thực hiện tái sinh, hai loại nhựa được tách ra bằng lực nước làm giãn nở nới lỏng. Vì nhựa anion nhẹ hơn nhựa cation nên nó nổi lên trên cùng, trong khi nhựa cation thì rơi xuống dưới đáy. Sau một thời gian phân tách trao đổi, ta cần thực hiện quá trình tái sinh bằng xút và axit mạnh. Chú ý với bất kỳ chất tái sinh dư thừa nào cũng phải được rửa loại bỏ bằng cách rửa riêng từng lớp.

Ưu điểm của hệ thống lớp nhựa hỗn hợp như sau:

  -  Nước thu được có độ tinh khiết rất cao và chất lượng không đổi trong suốt chu trình lọc

  -  Độ pH gần như trung tính

  -  Tiêu tốn ít nước làm sạch

Nhược điểm của hệ thống nhựa hỗn hợp là nhanh hết đương lượng của nhựa nên tần suất tái sinh diễn ra nhiều hơn, và quy trình vận hành cũng phức tạp do phải thực hiện các bước tách và trộn lại.

 

Dịch vụ cung cấp hệ thống nước DI của An Thy

 

 

 

Hotline : 0934453968

 

Hãy liên hệ với chúng tôi 24/7 khi quý khách gặp bất cứ vấn đề gì về hệ thống nước DI khử khoáng của mình, hoặc quý khách cần thông tin tư vấn cho hệ thống mới. Chúng tôi sẵn có những giải pháp hữu ích nhất cho vấn đề của bạn.

• Khảo sát hiện trường thu thập thông tin (free)

• Tìm nguyên nhân sự cố (free)

• Tư vấn đưa giải pháp xử lý (free)

• Cung cấp thay thế vật liệu và phụ kiện mới theo tiêu chuẩn nước DI của từng ngành

• Cung cấp lắp đặt thi công hệ thống DI mới

• Hướng dẫn đào tạo vận hành

• Sách hướng dẫn vận hành riêng biệt từng hệ thống

• Bảo trì, bảo hành

 

Trên đây chúng tôi đã miêu tả về nước DI khử khoáng và các phương pháp công nghệ xử lý, ở trang sau chúng tôi sẽ đề cấp đến công nghệ khử khoáng bằng EDI và trao đổi ion Mixed bed, Quý khách vui lòng tham khảo bài viết dưới đây để tìm hiểu thông tin rõ hơn về các công trình hệ thống DI do An Thy lắp đặt.