Các loại công nghệ lọc nước Nano phổ biến trên thế giới

Công nghệ Nano là gì?

Nano – nghĩa đen là “một phần tỉ mét ” – tương đương kích thước lọc của màng R.O. Công nghệ nano, giúp người ta đưa vật liệu đến trạng thái kích thước nano. Tại kích thước này, các cấu trúc được xây dựng lên sẽ rất rất nhỏ, mang lại nhiều lợi ích cho đời sống.

Ví dụ, với các vật liệu có kích thước nano, các nhà khoa học đang chế tạo một máy phát hiện ung thư có kích thước bằng một tế bào hồng cầu, đưa vào cơ thể di chuyển đến tận các mạch máu, hoặc tạo ra những con chip điện tử có kích thước nhỏ hơn hàng trăm lần so với kích thước truyền thống, giúp cho các sản phẩm điện tử ngày càng nhỏ gọn. Trong công nghệ xe hơi, người ta phủ các hạt cỡ nano TiO2 lên kính xe, các hạt này có chức năng giống như trên bề mặt lá khoai nước, không cho nước bám dính vào kính xe, giúp lái xe nhìn rõ đường ngay cả khi trời mưa và không bị khó chịu bởi cần gạt nước mưa. Trong chế tạo máy giặt, người ta phủ phân tử bạc (Ag) ở kích thước nano lên lồng máy giặt để hạn chế việc vi khuẩn sinh sống trong lồng giặt khi đã giặt xong.

Vậy có bao nhiêu loại công nghệ lọc nước Nano đang được sử dụng trên thế giới?

Công nghệ lọc nước dạng màng Nano U.S.A (NF)

Đây là công nghệ dùng màng lọc, có khe lọc kích thước 1nanomet được phát triển đầu tiên bởi các công ty của Mỹ, điển hình là công ty Zenon, công ty Dow… Do sử dụng màng lọc có khe hở nhỏ, cho nên nó có thể dễ dàng loại bỏ tới 100% vi khuẩn, vi rút. Đối với các ion kim loại, tỷ lệ loại bỏ đạt khoảng 40, 50% hoặc 90%.

Màng Nano được dùng trong các nhà máy sản xuất nước đóng bình, trong các khu vực nước nợ, và cung cấp nước sạch sinh hoạt. Ưu điểm của màng Nano là áp lực thẩm thấu thấp hơn nhiều so với màng R/O, cho nên tiết kiệm năng lượng hơn. Đây là một dạng công nghệ lọc nước Nano có ứng dụng rộng rãi nhất và hiệu quả nhất trên thế giới hiện nay.Công nghệ Lọc nước sử dụng phân tử Bạc (Ag+)

Xét về khả năng diệt vi khuẩn thật sự của kim loại bạc thì bạc có khả năng tiêu diệt vi khuẩn nếu thời gian tiếp xúc của con vi khuẩn với ion bạc Ag+ là lớn hơn 6 phút. Tức là nguy cơ vi khuẩn còn nguyên trong nước uống là 100% nếu nước tiếp xúc với bạc ít hơn 6 phút. Với vật liệu lọc nước được trộn với phân tử bạc (Ag+) kích thước từ 20 đến 30 nanomet, khi nằm tại các khe lọc, bạc Nano có đủ thời gian để giết chết con vi khuẩn, tuy xác vi khuẩn nằm lại trong lõi lọc, nhưng tránh được nguy cơ vi khuẩn phát triển và phá vỡ tấm lọc.

Công nghệ này được sử dụng rộng rãi, trên thế giới có hàng trăm nhà cung cấp, trong đó nhập về Việt nam phổ biến là của Nga. Các phân tử nano bạc thường được kết hợp trong các lõi than hoạt tính, hoặc các lõi lọc có kết hợp với các vật liệu hấp phụ khác.

Các lõi lọc Nano do Nga chế tạo được cải tiến để Nano bạc có thể giết chết được vi khuẩn, kìm hãm vi khuẩn phát triển. Nguyên lý của lõi lọc là người ta tạo ra các lõi lọc có khe lọc rộng từ 0.01micron tới 0.1micron, có thể ngăn được con vi khuẩn không đi xuyên qua lõi lọc. Khi con vi khuẩn đi vào lõi lọc, nó bị mắc kẹt tại các khe lọc. Các lõi lọc của Nga sản xuất nhìn chung chỉ có thế mạnh là diệt vi khuẩn rất tốt.

Tuy nhiên, công nghệ nano bạc Ag+ của Nga có rất nhiều hạn chế. Hạn chế lớn nhất là khả năng làm mềm nước rất kém. Các lõi aragon chỉ có tác dụng khử cứng trong thời gian rất ngắn (vài ngày), hầu như không loại bỏ được độ cứng ra khỏi nguồn nước uống như công nghệ trao đổi ion hoặc R/O. Ngoài ra, các máy lọc nước sử dụng công nghệ bạc Nano của Nga không lọc được nước mặn hoặc nước lợ.

Tóm lại, máy lọc nước ứng dụng công nghệ nano bạc Ag+ của Nga là một dòng sản phẩm nhỏ, có tính thương mại, nhưng nó không phải là một đột phá trong công nghệ xử lý nước, càng không phải là phát minh mới của nhân loại. Hiện nay, nó chỉ được ứng dụng trong lĩnh vực máy lọc nước gia đình, chủ yếu được dùng với nguồn nước đã được xử lý.

Trên thực tế, việc đưa bạc (Ag+) trộn lẫn vật liệu lọc đã được nhiều nhà chuyên môn nghiên cứu từ hàng chục năm trước đây, tổ chức đầu tiên trên thế giới nổi tiếng với việc đưa bạc nano vào lõi lọc là “Potter and Peace” và Ron Rivera (Mỹ) với việc thành công đưa bạc Ag+ vào trộn lẫn với vật liệu gốm (gồm đất nung, trộn với than đốt từ mùn cưa, hoặc vỏ chấu) để làm lõi lọc nước uống ngay giá rẻ từ năm 1998. Tổ chức phi lợi nhuận này hiện có 35 nhà máy sản xuất tại 18 quốc gia.

Tuy nhiên, nhiều quốc gia tiên tiến trên thế giới khuyến cáo không nên xử dụng bạc trong lọc nước, vì nó có thể gây ra một trạng thái kim loại nặng (Ag+) có hại cho cơ thể con người.

Công nghệ lọc nước Nano Ceramic (Gốm Nano)

Vật liệu chính để sản xuất ra gốm nano (trong lọc nước) là vật liệu diatomite. Diatomite được hình thành từ một loại tảo biển đã bị hóa thạch hàng triệu năm dưới biển sâu. Khi còn sống, các loài tảo này có kích thước siêu nhỏ, các cơ quan thu gom thức ăn trên cơ thể chúng là rất nhiều các lỗ nhỏ li li, kích thước khoảng 100nanomet, khi nước đi qua cơ thể chúng thì các chất huyền phù làm thức ăn cho chúng được giữ lại tại các lỗ này. Sau khi các tảo này bị hóa thạch, chúng tạo thành các mỏ diatomite dưới đại dương. Chúng có đặc tính là tỉ lệ các lỗ xốp rỗng trên diện tích rất lớn, giúp chúng có khả năng lọc nước (nhỏ hơn kích thước vi khuẩn) với tốc độ dòng chảy cao. Nhiều công ty sản xuất các sản phẩm gốm xốp lọc nước đã quảng cáo sản phẩm của mình là các công nghệ “lọc gốm ứng dụng công nghệ Nano” với lý do là khe lọc ở kích thước “nanomet”.

Người ta sản xuất các sản phẩm gốm lọc bằng cách nghiền hóa thạch diatomite thành bột, sau đó định hình bột này thành các tấm lọc. Kể cả sau khi bị nghiền thành một hạt bột, trên hạt bột diatomite đó vẫn còn rất nhiều khe lọc nhỏ. Việc định hình tấm lọc có thể được tiến hành bằng đất xét hoặc xi măng, sau đó được nung đến nhiệt độ thích hợp.

Việc sản xuất, ép bột vật liệu diatomite xốp tại các lực ép có thể giúp tạo ra các khe lọc và công suất lọc khác nhau. Các ứng dụng: gốm ngậm dầu trong ngành cơ khí, lọc không khí, lọc dầu, lọc nước…