Hiện tượng thẩm thấu là hiện tượng nước tinh khiết chảy từ dung dịch loãng qua màng bán thấm đến dung dịch có nồng độ cao hơn. Bán thấm có nghĩa là màng cho phép các phân tử và ion nhỏ đi qua nhưng lại ngăn cản các phân tử lớn hơn hoặc các chất hòa tan. Thẩm thấu ngược là quá trình thẩm thấu diễn ra theo chiều ngược lại. Dung dịch có nồng độ thấp hơn sẽ có xu hướng tự nhiên di chuyển đến dung dịch có nồng độ cao hơn.

Hệ thống thẩm thấu ngược hoạt động như thế nào?

Thẩm thấu ngược là một quá trình loại bỏ các chất gây ô nhiễm, chất rắn, phân tử lớn và khoáng chất khỏi nước bằng cách sử dụng áp suất để đẩy nước qua các màng chuyên dụng. Đây là một hệ thống lọc nước được sử dụng để cải thiện chất lượng nước dùng cho uống, nấu ăn và các mục đích quan trọng khác.

Nếu không có áp lực nước, nước sạch (nước có nồng độ thấp) được tinh chế bằng thẩm thấu sẽ di chuyển đến vùng nước có nồng độ cao hơn. Nước được đẩy qua màng bán thấm. Màng lọc này có rất nhiều lỗ nhỏ, chỉ khoảng 0,0001 micron, có thể lọc khoảng 99% các chất gây ô nhiễm như vi khuẩn (khoảng 1 micron), khói thuốc lá (0,07 micron), virus (0,02-0,04 micron), v.v. Và chỉ có các phân tử nước tinh khiết mới đi qua được.

Quá trình lọc nước thẩm thấu ngược (RO) có thể loại bỏ một số khoáng chất có lợi cho cơ thể, nhưng đây là công nghệ hiệu quả và đã được chứng minh để tạo ra nước sạch và tinh khiết, phù hợp cho việc uống. Hệ thống RO sẽ cung cấp nước có độ tinh khiết cao trong nhiều năm, vì vậy bạn có thể uống mà không cần lo lắng.

Tại sao màng lọc lại hiệu quả trong việc lọc nước?

Nhìn chung, các thiết bị lọc nước được phát triển cho đến nay chủ yếu được phân loại thành phương pháp lọc không màng và phương pháp lọc nước thẩm thấu ngược sử dụng màng lọc.

Lọc nước không màng chủ yếu sử dụng bộ lọc than hoạt tính, chỉ lọc được mùi vị khó chịu, mùi hôi, clo và một số chất hữu cơ trong nước máy. Hầu hết các chất rắn, như chất vô cơ, kim loại nặng, hóa chất hữu cơ và chất gây ung thư, không thể loại bỏ và sẽ đi qua. Mặt khác, phương pháp lọc nước thẩm thấu ngược sử dụng màng là phương pháp lọc nước được ưa chuộng nhất trên thế giới, sử dụng màng bán thấm nước được chế tạo bằng công nghệ kỹ thuật polymer tiên tiến. Đây là phương pháp lọc nước cho phép nước đi qua, tách và loại bỏ các khoáng chất vô cơ, kim loại nặng, vi khuẩn, virus, và vật liệu phóng xạ có trong nước máy để tạo ra nước tinh khiết.

Kết quả là chất tan được giữ lại ở phía chịu áp suất của màng và dung môi tinh khiết được phép đi qua phía bên kia. Để có tính “chọn lọc”, màng này không được cho phép các phân tử hoặc ion lớn đi qua các lỗ (lỗ xốp), nhưng phải cho phép các thành phần nhỏ hơn của dung dịch (như các phân tử dung môi, tức là nước, H2O) đi qua tự do.

Điều này đặc biệt đúng ở California, nơi nước máy có độ cứng rất cao. Vậy tại sao không tận hưởng nguồn nước sạch hơn và an toàn hơn với hệ thống thẩm thấu ngược?

Bộ lọc màng R/O

Đầu những năm 1950, Tiến sĩ Sidney Loeb tại UCLA đã hiện thực hóa công nghệ thẩm thấu ngược (RO) bằng cách cùng với Srinivasa Sourirajan phát triển màng bán thấm dị hướng. Màng thẩm thấu nhân tạo là loại màng bán thấm được thiết kế đặc biệt với lỗ xốp có kích thước 0,0001 micron, bằng một phần triệu độ dày của sợi tóc. Màng này là một bộ lọc đặc biệt được chế tạo bằng công nghệ kỹ thuật polymer, cho phép các chất gây ô nhiễm hóa học cũng như vi khuẩn và virus không thể đi qua.

Khi áp suất được tác dụng lên nước bị ô nhiễm để cho chảy qua màng đặc biệt này, các hóa chất có trọng lượng phân tử cao, chẳng hạn như vôi hòa tan trong nước, và các hóa chất có trọng lượng phân tử cao như vôi hòa tan trong nước, sẽ được cho chảy qua màng bán thấm cùng với nước tinh khiết có trọng lượng phân tử nhỏ, oxy hòa tan và một lượng nhỏ khoáng chất hữu cơ. Chúng được thiết kế để bị thải ra khỏi màng nhờ áp suất của nước mới không đi qua màng bán thấm và tiếp tục được đẩy vào.

Kết quả là chất tan được giữ lại ở phía chịu áp suất của màng và dung môi tinh khiết được phép đi qua phía bên kia. Để có tính “chọn lọc”, màng này không được cho phép các phân tử hoặc ion lớn đi qua các lỗ (lỗ xốp), nhưng phải cho phép các thành phần nhỏ hơn của dung dịch (như các phân tử dung môi, tức là nước, H2O) đi qua tự do.

Màng lọc, ban đầu được phát triển cho mục đích y tế, nay được sử dụng trong chiến tranh quân sự hoặc để cung cấp nước uống sạch, không bị ô nhiễm cho binh lính, và thậm chí còn được dùng để lọc nước tiểu của phi hành gia thu thập được khi xảy ra các sự cố bất ngờ trong quá trình thám hiểm không gian. Hiện nay, chúng được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ để lọc nước uống, và gần đây, các công ty sản xuất đồ uống lớn đang sử dụng các máy lọc nước công nghiệp công suất lớn để sản xuất chai lọ, và được sử dụng rộng rãi trong các máy lọc nước gia dụng.