PHÂN BIỆT LỌC NANO, LỌC RO VÀ LỌC UF
Lọc nano (NF) cũng như thẩm thấu ngược (RO) và siêu lọc (UF) đều là những công nghệ phân riêng bằng màng để phân riêng các dung dịch nước nhờ chênh lệch áp suất.
Quan sát khả năng phân riêng các chất hữu cơ khỏi các dung dịch nước (hình dưới) cho thấy lọc nano nằm giữa thẩm thấu ngược và siêu lọc. Trong khi ở quá trình thẩm thấu ngược, các chất hữu cơ có khối lượng phân tử M = 150 kg/kmol được giữ lại gần như hoàn toàn, thì ở lọc nano khả năng giữ lại chỉ đạt được một giá trị đáng kể khi M >= 200 kg/kmol.
Hình: Khả năng giữ lại của màng lọc Nano đối với các chất hữu cơ (delta P = 1 bar, T = 25oC, CF = 200 mOsmol/l)
Khái niệm lọc Nano chính là dựa trên đặc trưng đó, lọc tách những phân tử có khối lượng mol M = 200 Kg/Kmol hoặc có kích thước tương ứng khoảng 10 Angstrom (1 nm).
Chênh lệch áp suất giữa hai phía màng lọc nano khoảng 3 – 30 bar, thấp hơn so với màng thẩm thấu ngược, khi đạt được cùng một mật độ dòng thấm qua. Chính vì đặc điểm này cũng gọi quá trình lọc nano là “thẩm thấu ngược áp suất thấp”. Hình dưới cho thấy một cách định tính áp suất làm việc và giới hạn phân riêng giữa lọc nano, thẩm thấu ngược và siêu lọc.
Một đặc điểm quan trọng của các màng lọc nano là đặc tính chọn lọc ion. Các muối có các anion hóa trị 1 sẽ thấm qua màng dễ dàng hơn, trong khi các muối với các anion đa hóa trị (chẳng hạn như anion sulfat, cacbonat,…) sẽ bị giữ lại với mức độ cao hơn. Độ thấm của một muối được quyết định chủ yếu bởi hóa trị của anion.
Các nghiên cứu đối với nhiều màng lọc nano cũng đã cho thấy rằng khả năng bị giữ lại đối với các anion tăng theo dãy: NO3–, Cl–, OH–. SO4–, CO3–. Còn các cation thì tăng theo dãy: H+, Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cu2+.
Đặc tính chọn lọc ion của màng lọc nano dựa trên các nhóm điện tích âm, cũng có nghĩa là ở các màng, sự ngăn cản dòng thấm qua là do tác động tĩnh điện qua lại của các anion đa hóa trị. Mật độ tích điện có thể khoảng chừng 0,5 – 2 mđlg/g. Độ lớn thật của đại lượng này không được công bố với các màng thương mại, và là một bí mật của nhà sản xuất.
Hình. Vị trí của lọc nano tính trên áp suất làm việc và giới hạn phân riêng.
Các phân tử tích điện, thường là các nhóm, được gắn trên màng để:
- Xử lý hóa học các vật liệu polymer làm màng
- Thêm polymer mang điện tích
- Polymer hóa các monomer mang điện tích
Xem thêm tại:
