M ộ t s ố phương pháp xử lý nướ c u ố ng
Nước uống sạch đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe cộng đồng Tuy nhiên, tình trạng ô nhiễm nguồn nước hiện nay đang gia tăng, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người.
Chất tiết Chlo, một hóa chất tiệt trùng, đã được chứng minh là có liên quan đến một số loại ung thư như Chloroform (một dạng Trihalométhane) Ngoài ra, mùi hôi của Chlo không chỉ làm nước khó uống mà còn gây khô da và ngứa ngáy.
- Thứ hai là các hóa chất từ các loại thuốc trừ sâu, diệt cỏ, phân bón không tan trong nước
- Thứ ba là các kim loại nặng
- Thứ tư là sự ô nhiễm của vi sinh, vi khuẩn và virus, dần dần trở thành nguồn ô nhiễm môi sinh gây nguy hiểm cho tính mạng con người
Hiện nay, các phương pháp xử lý nước uống chủ yếu bao gồm ba quá trình chính: lọc thô, khử khuẩn và lọc tinh Việc lựa chọn hệ thống xử lý phù hợp phụ thuộc vào điều kiện nguồn nước đầu vào và yêu cầu chất lượng nước đầu ra Dưới đây là một số phương pháp xử lý nước uống đang được áp dụng trong đời sống hàng ngày.
3.1 Phương pháp lọc thô: để loại trừ các tạp chất hữu cơ, chất bẩn và vi sinh trong nước
Lọc vật lý là phương pháp hiệu quả trong việc xử lý nước, sử dụng than, cát và sỏi trong bể lắng để tạo lắng chậm Quá trình này có thể được hỗ trợ bởi quạt thổi gió hoặc màn mưa nhân tạo để cung cấp oxy, giúp lắng phèn, khử mùi và loại bỏ tạp chất lơ lửng Thiết bị lọc này có chi phí thấp, có khả năng giảm hơn 90% tạp chất và vi khuẩn lên đến 95-98% Tuy nhiên, thời gian xử lý truyền thống kéo dài từ 21 đến 45 ngày, mặc dù hiện nay đã có cải tiến giúp rút ngắn thời gian tạo màng sinh học tự nhiên xuống còn 5-7 ngày.
Màng lọc sợi chỉ nhựa (PP cartridge) là một giải pháp hiệu quả cho khu vực có nước đầu vào chứa nhiều phèn và tạp chất hữu cơ Các loại màng lọc này được thiết kế với nhiều lớp, bao gồm cả lớp than hoạt tính để khử mùi và lớp diệt khuẩn Mặc dù chúng rất thuận tiện và gọn nhẹ, nhưng giá cả của ống lọc và bộ lọc ban đầu khá cao, từ 1,2 đến 2 triệu đồng, với giá ống lọc dao động từ 180.000đ đến 500.000đ Tuổi thọ của ống lọc phụ thuộc vào chất lượng nước, và các nhà sản xuất thường không cung cấp thông tin rõ ràng về điều kiện sử dụng, dẫn đến việc người tiêu dùng có thể phải thay thế ống lọc chỉ sau vài tuần Do đó, người mua hoàn toàn phụ thuộc vào nhà cung cấp để tiếp tục sử dụng sản phẩm.
Hầu hết các sản phẩm lọc nước hiện nay được sản xuất tại các quốc gia phát triển như Mỹ, cùng với một số sản phẩm từ Đài Loan và Malaysia Nguồn nước đưa vào máy lọc đã được xử lý tại các trạm cung cấp nước đạt tiêu chuẩn nước uống, nhằm loại bỏ mùi hôi của Clo và ngăn chặn các tạp chất như Trihalomethane (THM) So với mức thu nhập bình quân của các nước phát triển, giá của một ống lọc nước không quá cao, giúp người tiêu dùng dễ dàng tiếp cận và sử dụng.
3.1.2 Hóa học: a Phương pháp lắng/keo tụ:
Phương pháp lắng sử dụng trọng lực để loại bỏ hạt vật chất rắn trong nước Để nâng cao hiệu quả trong xử lý nước uống, phương pháp lắng thường được kết hợp với phương pháp keo tụ.
Phương pháp keo tụ trong xử lý nước là quá trình liên kết các hạt rắn lơ lửng thành những hạt lớn hơn, giúp chúng lắng xuống đáy bể Các chất keo tụ thường dùng bao gồm muối nhôm, muối sắt và hạt polymer nhân tạo Sau khi keo tụ, các bông cặn lớn được hình thành, tạo điều kiện cho quá trình lắng tự nhiên diễn ra hiệu quả.
Phương pháp trao đổi ion hoạt động dựa trên nguyên lý hấp thụ các ion trái dấu, bao gồm anion mang điện tích âm và cation mang điện tích dương Khi điều kiện thuận lợi, các ion này kết hợp với nhau, tạo thành hạt cặn lớn hơn và lắng xuống đáy.
Vật liệu chủ yếu trong bể trao đổi ion là các hạt nhựa nhân tạo có điện tích Những hạt nhựa này có khả năng hút các ion mang điện tích trái dấu trong nước, từ đó hình thành các bông cặn.
Quá trình trao đổi ion là phương pháp hiệu quả để loại bỏ các chất bẩn vô cơ còn sót lại sau lắng và lọc, đồng thời giúp làm mềm nước bằng cách loại bỏ ion canxi và magie Ngoài ra, phương pháp này cũng được áp dụng để loại bỏ các ion kim loại nặng như asen, crom, cũng như các ion phi kim như floride, nitrate, radium và uranium trong nước.
Phương pháp hấp phụ sử dụng các chất có hoạt tính bề mặt cao như than hoạt tính để loại bỏ các chất bẩn hữu cơ trong nước, đặc biệt là những chất không được loại bỏ qua quá trình lắng và lọc Ngoài việc loại bỏ các tạp chất hữu cơ, phương pháp này còn hiệu quả trong việc khử màu, mùi và vị trong nước.
Sắt trong nước ngầm chủ yếu tồn tại dưới dạng sắt hóa trị II (Fe(II)) Khi Fe(II) tiếp xúc với oxy, nó sẽ chuyển đổi thành Fe(III) và lắng xuống đáy dưới dạng kết tủa Để loại bỏ sắt, phương pháp đơn giản và hiệu quả thường được áp dụng là sử dụng dàn mưa.
11 được phun trên giàn mưa thành giọt nhỏ, trong quá trình rơi xuống tiếp xúc với oxy trong không khí thành kết tủa Fe(OH) 3
3.2 Phương pháp lọc tinh: loại trừ các tạp chất hữu cơ, chất bẩn và vi sinh trong nước nhỏhơn 1micro mét.
3.2.1 Ống siêu lọc (micro filter): bằng sợi theo cấu tạo ma trận với lỗ lọc
0,2~0,4 mm có khả năng ngăn chặn vi trùng, vi khuẩn khá tốt và ứng dụng nguyên lý thẩm thấu ngược (reverse osmosis)
Phương pháp lọc thẩm thấu ngược RO (Reverse Osmosis) là một trong những kỹ thuật lọc nước phổ biến nhất hiện nay Hệ thống RO hoạt động dựa trên áp lực, dẫn đến việc tiêu tốn nhiều năng lượng hơn so với các phương pháp lọc khác, vì cần sử dụng điện và cơ năng để duy trì áp lực cần thiết Nhờ vào áp lực này, các lỗ xốp trên màng lọc có kích thước nhỏ hơn, giúp loại bỏ hầu hết các chất bẩn trong nước trong khi vẫn giữ lại các muối hòa tan.
Màng lọc thẩm thấu ngược (màng RO) được làm bằng Cellulose acetate, polyamide hoặc màng TFC cú lỗ lọc siờu nhỏ(≤ 0,001àm).
Các phương pháp màng lọc khác như lọc nano (NF - nanofiltration), siêu lọc (UF - ultrafiltration), siêu vi lọc (MF - microfiltration) và thẩm tách điện (ED
Ống siêu lọc tại Việt Nam gặp khó khăn trong việc duy trì hiệu suất do chất lượng nguồn nước không ổn định, dẫn đến tình trạng tắc nghẽn và cần phải thay thế sau một thời gian sử dụng.
3.2.2 Ống lọc sứ tráng Nitrate bạc:
Các công ngh ệ x ử lý nước đa ô nhiễm điể n hình
Các phương pháp lọc và tiệt trùng nước hiện nay không có hệ thống nào hoàn hảo để giải quyết tất cả vấn đề ô nhiễm, mà thường yêu cầu sự kết hợp của nhiều kỹ thuật khác nhau theo từng công đoạn Trong bối cảnh ô nhiễm nước ngày càng nghiêm trọng với sự xuất hiện của nhiều loại vi khuẩn và tạp chất, như ô nhiễm mặn, ô nhiễm phèn và kim loại nặng, công nghệ xử lý nước cần phải đạt hiệu quả cao và đảm bảo chất lượng nước an toàn cho con người.
Trên thị trường Việt Nam, có nhiều công nghệ xử lý nước với phương pháp đa dạng, nhưng chúng thường có hiệu quả kinh tế thấp và hệ thống phức tạp Những công nghệ này thường chiếm nhiều diện tích xây dựng, gây ảnh hưởng thứ cấp và gặp khó khăn trong việc điều chỉnh lưu lượng xử lý.
4.1 Công nghệ thẩm thấu ngược RO
Công nghệ thẩm thấu ngược RO (Reverse Osmosis) hiện đang phổ biến trong xử lý nước ô nhiễm, đặc biệt là nhiễm mặn và kim loại nặng Nhiều sản phẩm máy lọc nước như Sunhouse, Karofi, và Kangaroo sử dụng công nghệ này, cho phép phân tử nước đi qua màng lọc "nửa thấm" trong khi giữ lại các chất rắn hòa tan Tuy nhiên, công nghệ RO có chi phí cao, gấp 5-10 lần so với các phương pháp khác, và hiệu suất xử lý nước không cao, dẫn đến việc lãng phí nước với lượng nước thải lên tới 50-70% Ngoài ra, sau khi lọc, nước sẽ không giữ lại các khoáng chất vi lượng cần thiết như canxi và magie, và màng lọc cũng cần được thay thế thường xuyên Hơn nữa, công nghệ này tiêu tốn nhiều điện năng và không thân thiện với môi trường do việc thải loại nhiều lõi lọc sau khi sử dụng.
4 2 Công nghệ siêu hấp thu (CDI)
Công nghệ siêu hấp thu (CDI) là một phương pháp xử lý nước tiên tiến, giúp loại bỏ các chất hòa tan như muối và ô nhiễm Bằng cách sử dụng điện cực để hấp thụ các ion hòa tan, công nghệ này có khả năng xử lý hiệu quả các ion kim loại nặng và chất độc hại trong nước.
Công nghệ CDI khắc phục nhược điểm của công nghệ lọc RO bằng cách giữ lại các khoáng chất vi lượng tự nhiên tốt cho cơ thể như canxi và magie Hệ thống này không yêu cầu thay màng lọc sau thời gian sử dụng, tiêu thụ năng lượng thấp và có thiết kế nhỏ gọn, đồng thời hạn chế xả thải nguồn nước ô nhiễm.
18 năng thu hồi nước cao khoảng 90% , trong khi đó công nghệ RO chỉ thu hồi thu hồi nước khoảng 50% trở xuống
Công nghệ lọc CDI đã khắc phục hiệu quả những hạn chế của lõi lọc RO trong máy lọc nước uống, cho thấy tiềm năng lớn trong việc thay thế công nghệ RO cho các máy lọc nước gia đình.
Thay thế lõi RO bằng CDI sẽ nâng cao hiệu quả lọc nước, loại bỏ chất độc hại trong nước, đồng thời giữ lại các khoáng chất tự nhiên có lợi Giải pháp này không chỉ tiết kiệm nước mà còn mang lại sự tiện lợi cho người sử dụng.
Công nghệ CDI đang thu hút sự chú ý và nghiên cứu từ nhiều quốc gia, bao gồm Mỹ, Hà Lan và Ấn Độ, với mục tiêu ứng dụng và phát triển sản xuất.
- Nguyên lý hoạt động của công nghệ C I
Công nghệ CDI sử dụng một số điện cực xếp chồng trong một hộp nhỏ gọn, cho phép nước chảy qua các điện cực này với áp suất rất thấp Khi nước di chuyển qua các điện cực, sự chênh lệch điện áp được tạo ra, góp phần vào hiệu quả của công nghệ này.
(tạo thành một tụ điện) giữa chúng để phân tách các ion có trong nước
Khi nước chảy qua các điện cực, nó tạo ra dòng điện trực tiếp, hình thành trường tĩnh điện thu hút các ion hòa tan trong nước Quá trình này hoạt động ở điện áp thấp, không gây ra điện phân hay sản xuất khí Kết quả là các ion kim loại nặng và chất độc được hút ra, giúp khử khoáng một phần hoặc toàn bộ nước.
Hình 1: Môi trường tình điện hút các ion hòa tan
PHÂN TÍCH XU HƯỚ NG NGHIÊN C ỨU ỨN ỤN Ề CÔNG NGH Ệ
Tình hình công b ố sáng ch ế v ề nghiên c ứ u và ứ ng d ụ ng CDI trong x ử lý nướ c
xử lý nước theo thời gian
Trên cơ sở dữ liệu sáng chế quốc tế tiếp cận được, đến tháng 10/2019, có
Tính đến nay, đã có 608 sáng chế liên quan đến nghiên cứu và ứng dụng công nghệ CDI trong xử lý nước được công bố Sáng chế đầu tiên được công bố tại Mỹ vào năm 1995, đề cập đến phương pháp và thiết bị khử ion hấp thụ tĩnh điện, quy trình tinh lọc bằng điện hóa và tái tạo điện cực.
Biểu đồ 1: Tình hình công bố sáng chế về nghiên cứu và ứng dụng công n ghệ CDI trong xử lý nướ c theo th ờ i gian
Tình hình công bố sáng chế về về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ CDI trong xửlý nước theo thời gian được chia làm 02 giai đoạn:
- Giai đoạn từ năm 1995 đến 2009, sốlượng công bố sáng chế tăng ít, đạt
- Giai đoạn từ năm 2010 đến hiện tại, số lượng công bố sáng chế tăng nhanh, đạt 561 sáng chế, gấp 11 lần so với giai đoạn từ năm 1995 đến 2009
Năm 2018 là năm có số lượng công bố sáng chế nhiều nhất với 84 sáng chế
Số lượng sáng chế liên quan đến công nghệ CDI trong xử lý nước đã gia tăng đáng kể trong những năm gần đây, cho thấy sự quan tâm ngày càng lớn của cộng đồng quốc tế đối với nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này.
Tình hình công b ố sáng ch ế v ề nghiên c ứ u và ứ ng d ụ ng công ngh ệ CDI trong
C I trong xử lý nước tại các quốc gia
Dựa trên dữ liệu sáng chế quốc tế, các nghiên cứu và ứng dụng công nghệ CDI trong xử lý nước đã được công bố tại 24 quốc gia và 2 tổ chức quốc tế là WO và EP, phân bố trên 4 châu lục.
- Châu Á: 13 quốc gia có công bố sáng chế
- Châu Âu: 07 quốc gia có công bố sáng chế
- Châu Mỹ: 02 quốc gia có công bố sáng chế
- Châu Đại Dương: 02 quốc gia có công bố sáng chế
Bi ểu đồ 2: Tình hình công b ố sáng ch ế v ề nghiên c ứ u và ứ ng d ụ ng công ngh ệ CDI trong x ử lý nướ c theo châu l ụ c
Bi ểu đồ 3: 10 qu ố c gia có công b ố sáng ch ế v ề nghiên c ứ u và ứ ng d ụ ng công ngh ệ CDI trong x ử lý nướ c
Hàn Quốc, Trung Quốc, Hoa Kỳ, Nhật Bản, Úc, Ấn Độ, Canada, Indonesia, Đức và Philippines là 10 quốc gia hàng đầu có nhiều công bố sáng chế liên quan đến nghiên cứu và ứng dụng công nghệ CDI trong xử lý nước.
Hàn Quốc là quốc gia đầu tiên trên thế giới công bố sáng chế vào năm 1995 và hiện đang dẫn đầu về số lượng sáng chế, với 148 sáng chế, chiếm khoảng 24,3% tổng số sáng chế liên quan đến nghiên cứu và ứng dụng công nghệ CDI trong xử lý nước Từ năm 1995 đến 2010, số lượng sáng chế tăng chậm và thường xuyên nằm trong nhóm hai quốc gia có số lượng sáng chế nhiều nhất Tuy nhiên, từ năm 2011 đến 2016, số lượng sáng chế tăng nhanh chóng, giúp Hàn Quốc vươn lên vị trí số một trong số các quốc gia về số lượng sáng chế.
Từ năm 2017 đến nay, số lượng sáng chế tại Việt Nam tiếp tục gia tăng, tuy nhiên vẫn chỉ đứng thứ hai sau Trung Quốc Đặc biệt, năm 2015 ghi nhận số lượng sáng chế được công bố cao nhất với 33 sáng chế.
- Trung Quốc có công bố sáng chế vào năm 2009, tổng số lượng sáng chế đạt 130 sáng chế Từ năm 2009 đến 2010, số lượng sáng chế tăng ít Từ năm
Từ năm 2011 đến 2016, số lượng sáng chế tại Trung Quốc bắt đầu tăng, đưa quốc gia này vào top 5 thế giới về số lượng sáng chế Từ năm 2017 đến nay, số lượng sáng chế tiếp tục tăng nhanh chóng, giúp Trung Quốc vươn lên vị trí dẫn đầu toàn cầu.
2018 là năm có số lượng sáng chế được công bố cao nhất so với các năm, đạt 35 sáng chế
Mỹ đã công bố sáng chế đầu tiên vào năm 1995 với tổng số 93 sáng chế Từ năm 1995 đến 2007, số lượng sáng chế liên quan đến nghiên cứu và ứng dụng công nghệ CDI trong xử lý nước tăng lên đáng kể, duy trì vị thế hàng đầu thế giới Từ năm 2011 đến 2016, Mỹ tiếp tục nằm trong nhóm hai quốc gia có số lượng công bố sáng chế nhiều nhất Tuy nhiên, từ năm 2017 đến nay, mặc dù số lượng sáng chế vẫn tăng, Mỹ chỉ đứng trong nhóm ba quốc gia có số lượng công bố sáng chế cao nhất thế giới.
2015 là năm có số lượng sáng chế được công bố cao nhất so với các năm, đạt 16 sáng chế
Hàn Quốc hiện đang dẫn đầu thế giới về số lượng công bố sáng chế liên quan đến công nghệ CDI trong xử lý nước, với 148 sáng chế, chiếm khoảng 24,3% tổng số sáng chế toàn cầu Số lượng này gấp 1,5 lần so với Mỹ, 1,1 lần so với Trung Quốc và gấp 7 lần so với Nhật Bản, cho thấy sự quan tâm mạnh mẽ của quốc gia này đối với nghiên cứu và ứng dụng công nghệ CDI.
Tình hình công b ố sáng ch ế v ề nghiên c ứ u và ứ ng d ụ ng công ngh ệ CDI trong
C I trong xử lý nước theo các hướng nghiên cứu
Dựa trên dữ liệu sáng chế quốc tế, nghiên cứu và ứng dụng công nghệ CDI trong xử lý nước tập trung vào bốn hướng chính: xử lý nước bằng phương pháp điện hóa và điện trường, cùng với quy trình tách chất.
Nghiên cứu và chế tạo điện cực chuyên dụng cho công nghệ CDI đang thu hút sự chú ý lớn từ các nhà sáng chế Đồng thời, việc sản xuất tụ điện đặc biệt cho công nghệ này cũng là một lĩnh vực quan trọng Phương pháp xử lý nước bằng điện hóa và điện trường hiện đang là xu hướng nghiên cứu nổi bật trong ngành.
Bi ểu đồ 4: Tình hình công b ố sáng ch ế v ề nghiên c ứ u và ứ ng d ụ ng công ngh ệ CDI trong x ử lý nướ c theo các hướ ng nghiên c ứ u
Các đơn vị d ẫn đầ u s ở h ữ u s ố lượ ng công b ố sáng ch ế v ề nghiên c ứ u và ứ ng
và ứng dụng công nghệ C I trong xử lý nước
10 đơn vị dẫn đầu sở hữu sáng chế về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ CDI trong xử lý nước, như sau:
Biểu đồ 5: 10 đơn vị dẫn đầu sở hữu công bố sáng chế về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ
Xử lý nước bằng phương pháp điện hóa, điện trường (54%)
Nghiên cứu và chế tạo điện cực chuyên dùng trong công nghệ CDI (18%)
Quy trình tách chất lỏng (với sự tương tác các ion) (11%)
Nghiên cứu sản xuất tụ điện chuyên dùng cho công nghệ CDI (9%)
UNIV CALIFORNIA UNIV HOHAI DOOSAN HEAVY IND & … PENTAIR RESIDENTIAL FILTRATION …
SION TECH CO LTD UNILEVER PLC ENPAR TECHNOLOGIES INC
UNILEVER NV COWAY CO LTD SAMSUNG ELECTRONICS CO LTD
Samsung Electronics Co Ltd, Coway Co Ltd và Unilever là những đơn vị hàng đầu thế giới trong việc công bố sáng chế liên quan đến nghiên cứu và ứng dụng trồng sâm.
Các công ty hàng đầu như NV, Enpar Technologies Inc, Unilever Plc và Sion Tech Co Ltd đang dẫn đầu trong việc công bố sáng chế liên quan đến nghiên cứu và ứng dụng trồng sâm Nhiều sáng chế này chủ yếu được công bố tại các quốc gia như Hàn Quốc, Hoa Kỳ, Trung Quốc, Canada, Nhật Bản và Úc.
M ộ t s ố sáng ch ế tiêu bi ể u
- Hệ thống CDI xửlý nước nhiễm mặn
Quốc gia cấp bằng: Hàn Quốc Đơn vị sở hữu: JA CON CO LTD
Sáng chế này giới thiệu một hệ thống CDI hiệu quả trong việc xử lý nước nhiễm mặn, bao gồm mô đun khử ion điện dung với nhiều điện cực dương và âm được kết hợp, cùng bộ phận CDI để cải thiện chất lượng nước.
- Nghiên cứu thành phần điện cực của thiết bị CDI trong việc xử lý nước cứng
Quốc gia cấp bằng: Mỹ Đơn vị sở hữu: SAMSUNG ELECTRONICS CO LTD
Sáng chế này nghiên cứu thành phần hữu ích cho chất kết dính điện cực của thiết bị CDI, với mục tiêu loại bỏ các ion canxi và magiê từ nước cứng Thành phần bao gồm polymer ưa nước kết hợp với một tác nhân liên kết khác.
- Phương pháp và thiết bị cung cấp nước siêu tinh khiết
Quốc gia cấp bằng: Anh Đơn vị sở hữu: VEOLIA ENVIRONNEMENT
Sáng chế này liên quan đến phương pháp và thiết bị cung cấp nước siêu tinh khiết từ nguồn nước cấp có chứa các ion gây ra độ cứng Quy trình xử lý nước cấp sẽ loại bỏ các ion này để tạo ra nước siêu tinh khiết.
25 cách truyền nước liên tục qua bộ phận thẩm thấu, khử ion điện dung, điện cực hóa nhằm siêu hấp thu các ion gây độ cứng cho nước
- Thiết bị xửlý nước bằng công nghệ siêu hấp thu CDI
Quốc gia cấp bằng: Mỹ Đơn vị sở hữu: COWAY CO LTD
Sáng chế này liên quan đến thiết bị xử lý nước sử dụng công nghệ CDI, bao gồm van tự động với chức năng thoát nước Van này cho phép dòng chảy từ hạ lưu của thiết bị được đưa ra ngoài Thiết bị còn được trang bị bộ phận điều khiển tự động nhằm kiểm soát quá trình mở và đóng van thoát nước.
- Từ năm 1995 đến tháng 10/2019, có 608 sáng chế về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ CDI trong xử lý nước được công bố tại 24 quốc gia và 2 tổ chức
WO và EP Sốlượng sáng chế tăng mạnh từ năm 2010 đến nay chứng tỏ vấn đề này hiện nay đang rất được quan tâm trên thế giới
Hàn Quốc, Trung Quốc, Hoa Kỳ, Nhật Bản, Úc, Ấn Độ, Canada, Indonesia, Đức và Philippines là những quốc gia hàng đầu trong việc công bố sáng chế liên quan đến nghiên cứu và ứng dụng công nghệ CDI trong xử lý nước Trong số đó, Hàn Quốc nổi bật là quốc gia dẫn đầu về công bố sáng chế trong lĩnh vực này.
Samsung Electronics Co Ltd, Coway Co Ltd, Unilever NV, Enpar Technologies Inc, và Sion Tech Co Ltd là năm công ty hàng đầu trong lĩnh vực sáng chế công nghệ CDI cho xử lý nước Các công ty này chủ yếu có các sáng chế được công bố tại Hàn Quốc, Hoa Kỳ, Trung Quốc, Canada, Nhật Bản và Australia.
Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ CDI trong xử lý nước tập trung vào bốn hướng chính: xử lý nước bằng phương pháp điện hóa và điện trường, quy trình tách chất lỏng với sự tương tác của các ion, phát triển điện cực chuyên dụng cho công nghệ CDI, và sản xuất tụ điện chuyên dùng cho công nghệ này Trong đó, việc nghiên cứu xử lý nước bằng phương pháp điện hóa đóng vai trò quan trọng trong cải thiện chất lượng nước.
26 pháp điện hóa, điện trường đang là hướng nghiên cứu được các nhà sáng chế quan tâm nhiều nhất.
GI Ớ I THI Ệ U CÔNG NGH Ệ CDI T Ạ I CÔNG TY TNHH CÔNG NGH Ệ
K ế t qu ả ch ứ ng nh ậ n ch ất lượ ng h ệ th ố ng CDI
- Công ty Vietdream đã đăng ký sở hữu trí tuệ đối với công nghệ chế tạo máy lọc nước siêu hấp thu
Hình 7: đăng ký sở h ữ u trí tu ệ đố i v ớ i công ngh ệ ch ế t ạ o máy l ọc nướ c siêu h ấ p thu
- Kết quả kiểm định chất lượng nước đạt tiêu chuẩn nước uống trực tiếp QCVN6-1:2010/BYT của Bộ Y Tế
Hình 8: K ế t qu ả ki ểm đị nh ch ất lượng nướ c l ọ c c ủ a máy l ọ c CDI
Hình 9: máy l ọc nướ c CDI
Các s ả n ph ẩ m nghiên c ứu và định hướ ng phát tri ể n s ả n ph ẩ m, d ự án công ngh ệ
án công nghệ C Icủa công ty ietdream tại iệt Nam
4.1 Các sản phẩm đã nghiên cứu và triển khai
4.1.1 Máy lọc nước đầu nguồn hộ gia đình a Đặc điểm máy
- Kích thước: 450 mm x 540 mm x 1220 mm
- Nước đạt tiêu chuẩn QCVN: 6-1 Bộ Y Tế b.Ưu điểm nổi trội của máy lọc nước đầu nguồn gia đình:
- Giữ khoáng chất có lợi cho sức khỏe
- Tiết kiệm nước tối đa
- Lõi lọc chính có tuổi thọvượt trội
- Thân thiện môi trường (thải ít lõi lọc hơn) c Lợi ích mang lại cho khách hàng
- Đảm bảo nguồn nước sạch, an toàn cho cả gia đình
- Tăng tuổi thọ cho thiết bị và vật dụng gia đình có tiếp xúc với nước
- Chi phí đầu tư, vận hành thấp
Hình 10: Máy l ọc nước đầ u ngu ồ n h ộ gia đình
4.1.2 Máy lọc nước uống công suất lớn cho doanh nghiệp, tổ chức a Đặc điểm máy
- Kích thước: 450 mm x 353 mm x 433 mm
- Công suất: từ 200 lít /ngày (dùng cho tối thiểu 100 người uống)
- Nước đạt tiêu chuẩn QCVN: 6-1 Bộ Y Tế b Ưu điểm máy
- Giữ khoáng chất có lợi cho sức khỏe
- Tiết kiệm nước tối đa
- Lõi lọc chính có tuổi thọvượt trội
- Thân thiện môi trường (thải ít lõi lọc hơn) c Lợi ích mang lại cho khách hàng
- Các khoáng chất được giữ lại trong nước góp phần giúp người lao động có tinh thần và thể trạng sung mãn làm việc hiệu quả
- Nước đảm bảo vệ sinh an toàn theo tiêu chuẩn nước uống trực tiếp của
Hình 11: Máy l ọc nướ c u ố ng công su ấ t l ớ n
4.2 Định hượng phát triển các sản phẩm, dự án công nghệ C I tại iệt Nam
Công ty Vietdream hiện đang cung cấp 20 máy lọc tổng và 50 máy lọc công nghiệp (máy lọc nước uống trực tiếp) mỗi tháng Đến năm 2020, công ty đặt mục tiêu nâng công suất lên 50 máy/tháng cho máy lọc tổng và 1000 máy/tháng cho máy lọc công nghiệp, đồng thời phát triển thêm các sản phẩm và dự án mới.
Sản xuất lõi lọc nước công nghệ CDI (lõi CDI) thay thế lõi lọc RO
Công nghệ lọc nước RO gặp một số nhược điểm đáng chú ý, bao gồm lãng phí nước với lượng nước thải lên đến 50-70% Bên cạnh đó, quá trình này cũng loại bỏ không chỉ các chất độc hại mà còn cả những khoáng chất có lợi như Na, K, Mg, Fe Thêm vào đó, việc thải loại nhiều lõi lọc RO sau khi hết hạn sử dụng cũng gây ra vấn đề về môi trường.
Công nghệ CDI có tiềm năng lớn để thay thế lõi lọc RO trong máy lọc nước uống gia đình nhờ vào khả năng khắc phục những hạn chế của lõi RO Lõi lọc CDI không chỉ giúp loại bỏ chất độc mà còn giữ lại khoáng chất tự nhiên có lợi, đồng thời tiết kiệm nước và mang lại sự tiện lợi cho người sử dụng.
Sản xuất máy lọc nước đầu nguồn cho gia đình và các tòa nhà
Nước trong gia đình và các tòa nhà nếu không được lọc từ nguồn sẽ chứa nhiều chất độc hại như Clo, chì, asen, cadimi và vi khuẩn gây hại cho sức khỏe Ngoài ra, nước còn có thể bị nhiễm thuốc trừ sâu và các dung môi công nghiệp, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người.
Nước có chứa các thành phần độc hại có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người khi tiêu thụ trực tiếp hoặc tiếp xúc với da trong quá trình tắm rửa Ngoài ra, các chất này còn làm hư hỏng thiết bị và vật dụng trong gia đình khi tiếp xúc với nước Hơn nữa, lượng clo dư thừa trong nước không chỉ làm giảm hương vị của nước uống mà còn khiến món ăn mất đi màu sắc hấp dẫn.
Công nghệ CDI được ứng dụng trong sản xuất thiết bị lọc nước đầu nguồn cho căn hộ và tòa nhà, mang lại nước sạch và an toàn cho sức khỏe Nước được lọc giúp cải thiện tình trạng da và tóc, đồng thời kéo dài tuổi thọ cho thiết bị gia dụng Sử dụng nước sạch cũng nâng cao chất lượng món ăn và mang lại sự tiện lợi trong sinh hoạt hàng ngày.
Công nghệ CDI thể hiện tiềm năng vượt trội trong việc lọc nước cho nhiều ứng dụng như căn hộ, tòa nhà, khách sạn, trường học và bệnh viện.
Xử lý nước nhiễm mặn
Công nghệ lọc nước CDI ở Vietdream có thể lọc nước nhiếm mặn với nồng độ lên tới 3000 PPM, và tỉ lệ thu hồi nước ngọt lên tới 90%
Công nghệ lọc nước CDI tại Vietdream cung cấp giải pháp hiệu quả cho việc sản xuất nước lọc cho gia đình và triển khai hệ thống lọc nước lợ quy mô lớn, tích hợp vào các nhà máy nước nhằm xử lý tình trạng nhiễm mặn.
Dự án nước xã hội
Công nghệ lọc nước CDI Vietdream nổi bật với giá thành hợp lý, phù hợp cho các dự án nước xã hội Nó có thể được áp dụng để tạo ra các Kios nước miễn phí tại những khu vực công cộng đông người hoặc cung cấp các Kios bán nước vỉa hè với mức giá thấp, phục vụ cho người thu nhập thấp và khách vãng lai.
1 Đỗ Hữu Quyết, Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ CDI xử lý nước đa ô nhiễm, nhiễm mặn cho nước uống, sinh hoạt và sản xuất trên thế giới và tại Việt Nam, Trung tâm Nghiên cứu triển khai Khu Công nghệ cao, 2019, 6 trang
2 Đỗ Hữu Quyết, Nguyễn Thanh Tuấn, Giới thiệu công nghệ CDI tại công ty TNHH Công Nghệ Vietdream, 2019,10 trang
3 Lawrence Weinstein, Ranjan Dash, Capacitive Deionization: Challenges and Opportunities, Desalination & Water Reus, 2013, Pages 34 -37
4 Md Ashique Ahmed, Sanjay Tewari, Capacitive deionization: Processes, materials and state of the technology, Journal of Electroanalytical Chemistry, S1572-6657(18)30108-5, 2018, p.3
5 YoramOren, Capacitive deionization (CDI) for desalination and water treatment—past, present and future,Desalination, Volume 228, Issues 1–
6 PeiXuJửrg ,E.Drewes, DeanHeil, GaryWang, Treatment of brackish produced water using carbon aerogel-based capacitive deionization technology, Water Research, Volume 42, Issues 10–11, May 2008, Pages 2605-2617
7 Seok-JunSeo & CS , Investigation on removal of hardness ions by capacitive deionization (CDI) for water softening applicationsWater Research, Volume 44, Issue 7, April 2010, Pages 2267-2275
8 Gary C Ganzi , Jonathan H Wood , Christopher S Griffin, Water purification and recycling using the CDI process, Environmental Progress, Volume11, Issue1, February 1992, Pages 49-53
9 Gary C Ganzi , Jonathan H Wood , Christopher S Griffin, Water purification and recycling using the CDI process, Environmental
Progress, Volume11, Issue1, February 1992, Pages 49-53