Độ dẫn điện của nước phản ánh lượng muối hòa tan trong nước và là chỉ số quan trọng đánh giá độ tinh khiết của nước. Nước càng tinh khiết càng chứa ít muối độ dẫn điện càng thấp điện trở càng cao. Các phương pháp làm giảm độ dẫn điện của nước như chưng cất, lọc thẩm thấu ngược RO, trao đổi ion, EDI, EDR hoặc lọc nano.

Tại sao cần đo độ dẫn điện của nước

Độ dẫn điện là thước đo chung về chất lượng nước, độ dẫn điện thay đổi thường là dấu hiệu ô nhiễm nước do các ion khoáng chất trong nước. Độ dẫn điện của nước cho biết có bao nhiêu chất hòa tan, hóa chất và khoáng chất trong nước, ngay cả một lượng nhỏ các chất này cũng có thể làm tăng độ dẫn điện của nước. Đo lường độ dẫn điện của nước cho biết :

• Hiệu quả của phương pháp xử lý làm giảm độ dẫn điện của nước đang áp dụng.
• Chỉ báo ô nhiễm nước cần phải có biện pháp xử lý ngay nhằm tránh gây ảnh hưởng đến sản phẩm hoặc thiết bị

Nước có độ dẫn điện gây tác hại gì cho tháp giải nhiệt

Thiết bị đo độ dẫn điện của nước

Sao Việt đang cung cấp một số thiết bị thiết bị đo độ dẫn điện online trong nước với các giải đo 0 – 1999µ S/cm ; 0 – 2000 µS/cm, loại có tín hiệu đầu ra khống chế van điện từ có thể cài đặt được mức cao hoặc thấp của các hãng sản xuất uy tín ROC, Sunho.

Bộ đo độ dẫn điện online HMC400 – Sunho giải đo 0 – 1999µS/cm

Bộ đo độ dẫn điện online CCT 3300 -ROC giải đo 0 – 1999µS/cm

Bộ đo độ dẫn điện online CCT 3300 ROC giải đo 0 – 2000 µS/cm có tín hiệu đầu ra khống chế van điện từ

Bộ đo độ dẫn điện online 5320 ROC đầu senso bằng kim loại giải đo 0 – 1999 µS/cm

Tại sao cần làm giảm độ dẫn điện của nước

Độ dẫn điện tỷ lệ thuận với tổng hàm lượng chất rắn hòa tan TDS, độ dẫn điện cao đồng nghĩa với hàm lượng khoáng chất trong nước cao có thể gây ăn mòn hoặc  đóng cặn cho thiết bị hoặc sản phẩm trong  sản xuất. Vì vậy cần làm giảm độ dẫn điện của nước để đảm bảo an toàn cho thiết bị và sản phẩm.

Chẳng hạn với nồi hơi áp suất cao độ dẫn điện trong nước cao cho thấy hàm lượng chất rắn hòa tan cao có thể dẫn đến tạo bọt trong nồi hơi, nếu nồi hơi cung cấp tua bin bọt có thể thúc đẩy sự hình thành cặn trên tua bin gây ảnh hưởng đến hiệu quả và sự an toàn của thiết bị

Độ dẫn điện của nước tinh khiết

Các phương pháp làm giảm độ dẫn điện của nước tiên tiến nhất hiện nay

Phương pháp chưng cất

Chưng cất là phương pháp vật lý để giảm độ dẫn điện bằng cách đun nóng nước bằng điện để đun sôi, hơi nước qua thiết bị ngưng tụ thành nước cất. Sau khi chưng cất qua nhiều giai đoạn nước có thể rất tinh khiết. Nhược điểm của phương pháp này là chi phí tương đối cao và chỉ áp dụng với lượng nước nhỏ không thể áp dụng với lượng nước lớn. Nhìn chung độ dẫn điện của nước cất thường là 10 us/cm.

Nguyên tắc chung của quá trình chưng cất: Nước ban đầu được đun sôi rồi cho bay hơi và ngưng tụ để thu hồi.

Phương pháp thẩm thấu ngược RO

Thẩm thấu ngược RO là phương pháp thường được sử dụng để làm giảm độ dẫn điện của nước. Quy trình xử lý bằng thẩm thấu ngược RO đơn giản và tiên tiến, hiệu quả xử lý tốt nhưng nhược điểm là phải có áp suất cao, tiêu thụ năng lượng cao và màng lọc thẩm thấu ngược RO phải được làm sạch và thay thế thường xuyên do khoáng chất bị giữ lại ở các lớp xoắn ốc của màng RO.

Thẩm thấu ngược là quá trình tách dung môi (thường là nước ) ra khỏi dung dịch bằng màng thẩm thấu ngược RO (màng bán thấm) ở áp suất đủ cao, gọi là thẩm thấu ngược vì nó ngược chiều với thẩm thấu tự nhiên. Tùy thuộc vào áp suất thẩm thấu ngược khác nhau của các vật liệu khác nhau có thể đạt được sự phân tách, chiết xuất, tinh chế và cô đặc bằng thẩm thấu ngược với áp suất lớn hơn áp suất thẩm thấu

Màng thẩm thấu ngược (RO) có kích thước lỗ lọc khoảng 0,0001 micron rất nhỏ cho phép nước tinh khiết qua đồng thời loại bỏ các phân tử lớn hơn như muối hòa tan (ion) và các tạp chất khác như vi khuẩn. Màng thẩm thấu ngược có thể làm giảm khoảng 90 – 95% độ dẫn điện trong nước.

Độ dẫn điện của nước có thể đạt dưới 10 us/cm với thiết bị lọc thẩm thấu ngược giai đoạn đầu và dưới 2 us/cm khi qua thiết bị thẩm thấu ngược RO giai đoạn 2 nối tiếp.

Để làm giảm độ dẫn điện tốt hơn cần phải sử dụng kỹ thuật đánh bóng, tức là lắp nối tiếp thiết bị xử lý ở phần cuối của quá trình thẩm thấu ngược để tách các chất cặn còn sót lại trong nước, thiết bị này thông thường là cột mixbed chứa nhựa trao đổi ion hỗn hợp hoặc EDI.

Nguyên tắc chung của quá trình:

Nước máy  – Bể chứa nước thô – Bơm tăng áp -Lọc cát thạch anh – Lọc than hoạt tính – Làm mềm nước – Lọc thô 5micron – Hệ thống thẩm thấu ngược RO – Bể chứa nước tinh khiết.

Phương pháp trao đổi ion

Trao đổi ion là phương pháp khử độ dẫn điện của nước bằng các phản ứng hóa  học đảo ngược mà một ion cần loại bỏ trong nước (ví dụ như Ca²⁺, Mg²⁺, CO₃^2- … ) được trao đổi với một ion có cùng điện tích khác có thể chấp nhận được trong nước  là Na⁺ (nếu làm mềm nước)  và  H⁺, OH^– (nếu khử khoáng nước)   đã được gắn liền trên hạt nhựa trước đó. Quá trình trao đổi ion diễn ra ở cả 2 nhóm ion cation tích điện dương và anion tích điện âm.

Khi trao đổi cation các ion tích điện dương tiếp xúc với nhựa trao đổi cation và trao đổi với các ion tích điện dương đã có sẵn trên bề mặt nhựa ( là natri đối với trường hợp làm mềm nước). Trong quá trình trao đổi anion, các ion tích điện âm được trao đổi với các ion tích điện âm trên bề mặt nhựa trao đổi anion, thường là clourua. Các chất gây ô nhiễm khác nhau như nitrat, fluoride, sulfat và asen  … đều có thể được loại bỏ bằng cách trao đổi ion.

Các loại nhựa trao đổi ion có thể được sử dụng một mình hoặc kết hợp (dưới dạng hạt trao đổi ion hỗn hợp mixbed) để loại bỏ các chất gây ô nhiễm dưới dạng ion ra khỏi nước ( Nếu một chất không phải là ion chẳng hạn như benzene thì không thể loại bỏ thông qua trao đổi ion).

Phương pháp trao đổi ion có thể làm giảm độ dãn điện của nước xuống dưới 10us/cm.

Nguyên tắc quy trình:

Nước máy – Bồn chứa nước thô – Bơm tăng áp – Lọc cát thạch anh – Lọc than hoạt tính – Cột chứa nhựa cation – Cột chứa nhựa anion – Bồn chứa nước tinh khiết

Để giảm độ dẫn điện của nước hiệu quả có thể kết hợp giữa lọc thẩm thấu ngược RO và trao đổi ion

Lọc nano

Lọc nano là kỹ thuật phân tách hoạt động bằng cách sử dụng rào cản vật lý (bộ lọc) để chặn các chất gây ô nhiễm trong nước. Màng lọc nano có kích thước lọc 0,001 micron cho phepsloaij bỏ vi khuẩn, vi rut, khoáng chất thậm chí một số ion muối.

Lọc nano có tác dụng làm giảm độ dẫn điện vì nó có khả năng tách các chất hòa tan ra khỏi nước. Sử dụng công nghệ này cho phép giảm khoảng 50 – 70% độ dẫn điện của nước. Lọc nano cần có công đoạn lọc trước đó nếu không sẽ nhanh chóng làm tắc màng vaflamf giảm hiệu quả xử lý.

Điện cực hóa EDI

EDI là công nghệ xử lý tiên tiến hiện nay hoạt động dựa trên nguyên lý trao đổi ion, điện cực hóa là kỹ thuật đánh bóng bằng cách tạo ra dòng điện liên tục để tái sinh liên tục các lớp nhựa trao đổi ion. Khi nước tiếp xúc với dòng điện này, nó sẽ phân ly tạo thành một phân tử H⁺ và một phân tử OH^–. Các phân tử này chịu trách nhiệm tái tạo nhựa anion và cation trong mô đun EDI.

Nguyên lý trao đổi ion vẫn được giữ nguyên, các ion gây ô nhiễm được trao đổi lấy các ion cho phép tạo ra nước tinh khiết. Khi nước bị ô nhiễm đi qua lớp nhựa của mô đun điện cực hóa, các ion H⁺ và OH^– trên nhựa được trao đổi với các ion chất gây ô nhiễm trong nước tạo ra nước tinh khiết.

Đảo ngược điện phân EDR

Hoạt động dựa trên nguyên tắc thu hút các lực đối lập, phương pháp đảo ngược điện phân cho phép kiểm soát chính xác nồng độ chất rắn hòa tan trong nước. Bên trong các mô đun điện phân có 2 điện cực và màng trao đổi ion. Các màng được đặt xen kẽ giúp cho phép loại bỏ các cation và anion.

Các điện cực phát ra dòng điện để hút các ion về phía chúng. Cực dương hút các anion và cực âm hút các cation. Dưới tác động của dòng điện, các ion di chuyển đến các điện cực và bị chặn bởi màng trao đổi ion. Để tránh làm tắc nghẽn màng, cực của các điện cực thay đổi vài lần trong một giờ và đảo ngược hướng của các ion.

Nhìn chung phương pháp điện phân không cho phép tách hết chất rắn hòa tan ra khỏi nước, Nói chung mỗi mô đun sẽ loại bỏ khoảng 40 – 50% TDS, cần lắp đặt nhiều mô đun EDR nối tiếp để đạt được độ dẫn điện mong muốn. Tuy nhiên thực tế việc lắp đặt nhiều hơn 3 mô đun EDR nối tiếp sẽ không hiệu quả về mặt chi phí.

Một số gợi ý làm giảm độ dẫn điện của nước theo lưu lượng nước và yêu cầu về độ dẫn điện

Trường hợp 1: Nhu cầu lưu lượng nước dưới 20 GPM

Nếu lưu lượng nước dưới 20 GPM và nước có độ dẫn điện nhỏ hơn 50 µs/cm, có thể sử dụng thẩm thấu ngược RO. Nếu yêu cầu chất lượng nước cao hơn (nhỏ hơn 5 µs/cm ) tốt nhất thêm cột trao đổi ion hỗn hợp mixbed.

Trường hợp 2: Lưu lượng nước từ 20 – 50 GPM

Nếu chất lương nước cần nhỏ hơn 50 µs/cm chỉ lọc thẩm thấu ngược RO là phù hợp. Nếu yêu cầu chất lượng nước phải nhỏ hơn 5 µs/cm ở lưu lượng này cột nhựa trao đổi ion không đáp ứng được vì vậy nên kết hợp thẩm thấu ngược + EDI.

Trường hợp 3 : Từ 500 GPM trở lên

Đối với lưu lượng từ 500 GPM yêu cầu chất lượng nước nhỏ hơn 50 µs/cm chỉ cần sử dụng thẩm thấu  ngược. Với yêu cầu chất lượng nước nhỏ hơn 5 µs/cm  cần kết hợp giữa thẩm thấu ngược và trao đổi ion. Tuy nhiên trong trường hợp này cần lắp đặt một hệ thống hoàn chỉnh với nhựa và máy tái sinh riêng biệt vì thiết bị trở nên quá lớn.

Mô đun lọc nano và EDR

Lọc nano về cơ bản xử lý gần giống lọc thẩm thấu ngược nhưng kích thước lọc lớn hơn nên kém hiệu quả hơn. Do đó công nghệ lọc nano có thể được ưu tiên khi độ dẫn điện yêu cầu khoảng từ 50 – 100 µs/cm

Đối với đảo ngược điện phân EDR, các mô đun này được thiết kế cho các mục đích sử dụng cụ thể khi nồng độ chất rắn lơ lửng rất cao. Ngoài ra chúng có thể được sử dụng khi phải giảm độ dẫn điện mà không ảnh hưởng đến sự tồn tại của một số chất gây ô nhiễm nhất định trong nước. Ví dụ có thể sử dụng trong quản lý nước thải đô thị nơi không cần thiết loại bỏ clo trong nước nhằm đảm bảo khả năng khử trùng nước.