Công nghệ lọc nước nano là gì?

Công nghệ lọc nước nano là viết tắt của Nanofiltration, kí hiệu NF, là một quá trình màng áp lực, sử dụng màng bán thấm có kích thước lỗ khoảng 1 nanomet (thưởng 1 – 2 nm tương đương 0,001 µm – 0,002 µm).

NF có lỗ lọc lớn hơn siêu lọc UF (Ultrafiltration, lỗ 0,01–0,1 µm) và nhỏ hơn thẩm thấu ngược RO (Reverse Osmosis, lỗ <0,001 µm).

Chuyện về nước_CÔNG NGHỆ LỌC NƯỚC NANOFILTRATION

Màng NF có khả năng:

  • Loại bỏ vi khuẩn, ký sinh trùng, hầu hết virus.
  • Loại bỏ chất hữu cơ hòa tan, thuốc trừ sâu, dư lượng dược phẩm.
  • Loại bỏ một phần khoáng chất và muối vô cơ: tỉ lệ loại bỏ 50–70% với ion đơn trị như Na⁺, Cl⁻; >90% với ion đa trị như Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄²⁻.
  • Giảm được kim loại nặng: Pb²⁺, Cd²⁺, As… vẫn còn sót lại một phần. Mức độ loại bỏ thực tế phụ thuộc vào loại kim loại, pH của nước và cấu trúc màng cụ thể.

Máy lọc nước nano tại Việt Nam có phải ứng dụng công nghệ nano NF?

Hiện nay tại Việt Nam, có nhiều cách hiểu khác nhau khi nói về công nghệ lọc nước Nano. Lưu ý cần phân biệt “công nghệ lọc nước nano” (NF) theo nghĩa khoa học quốc tế và “máy lọc nước nano” đang bán ở Việt Nam, với đa phần là màng UF (0,01–0,1 µm) kết hợp lõi Nano bạc và một số lõi chức năng khác.

Các máy này có nhiều khả năng không loại bỏ được Ion kim loại nặng (Pb²⁺, As³⁺, Hg²⁺, Cd²⁺… có kích thước khoảng 0,1–0,3 nm) vì kích thước ion này nhỏ hơn rất nhiều so với lỗ UF, và bạc (Ag) chỉ kháng khuẩn, không hấp phụ ion kim loại. Trong khi đó, UF lọc được các hạt lơ lửng, vi sinh có kích thước lớn hơn lỗ màng UF (~0,01–0,1 µm). Điều này nghĩa là nếu nguồn nước chứa asen, chì, thủy ngân, mangan… thì vẫn lọt qua, có thể gây hại cho sức khoẻ.

Máy nano kiểu này thường được quảng cáo không dùng điện, không có nước thải lớn, phù hợp với cấu hình UF và áp lực nước máy. Trong khi đó, công nghệ nano NF vẫn cần nguồn điện để tạo áp lực nước, nhưng nhỏ hơn so với RO, đồng thời vẫn tạo ra lượng nhỏ nước thải khoảng 10-20%.

Bên cạnh đó, vẫn có những thương hiệu thực sự sử dụng công nghệ nano NF trong hệ thống lọc nước. Người dùng cần tìm hiểu để tránh nhầm lẫn.

Nguyên lý hoạt động của công nghệ lọc nước nano

Áp lực thủy lực: Nước được ép qua màng bán thấm dưới áp suất 4–30 bar (thấp hơn RO: 40–70 bar).

Cơ chế sàng lọc kích thước và điện tích:

NF không chỉ sàng lọc theo kích thước mà còn có điện tích bề mặt màng:

  • Các phân tử nước đi qua lỗ màng kích thước khoảng 1 nm.
  • Các ion và phân tử lớn hơn bị giữ lại.
  • Bề mặt màng tích điện âm, nên đẩy bớt ion âm (Cl⁻, SO₄²⁻), tăng hiệu quả loại bỏ muối và kim loại nặng.
Công nghệ lọc nước nano là gì

Ưu điểm và hạn chế của công nghệ lọc nước nano

Ưu điểm

  • Giữ lại một phần khoáng chất tự nhiên, cho nước vị “ngọt nhẹ”.
  • Màng NF có kích thước lỗ lọc lớn hơn RO, cho phép hoạt động ở áp suất thấp hơn nhiều (thường từ 4–30 bar so với 40–70 bar của RO). Điều này giúp tiết kiệm đáng kể chi phí điện năng, giảm chi phí vận hành cho các hệ thống lọc công nghiệp.
  • Do không cần áp lực cao để đẩy nước qua màng, lượng nước thải ít hơn so với RO.
  • Hiệu quả cao trong khử độ cứng, giảm muối, loại bỏ hữu cơ vi lượng và vi sinh.
  • NF hiệu quả trong việc loại bỏ vi khuẩn, virus, chất hữu cơ hòa tan và thuốc trừ sâu, trong khi vẫn làm mềm nước.

Hạn chế

  • Không lọc được nhiều nguồn nước như nước phèn, nước lợ.
  • Không dùng được cho khử mặn nước biển.
  • Giá thành màng NF cao hơn UF.
  • Tuổi thọ màng bị ảnh hưởng bởi độ đục, cặn bẩn và các hạt lơ lửng, cần tiền xử lý tốt nước đầu vào.
  • Chỉ thật sự phù hợp với nguồn nước cấp, nước máy đã đạt chuẩn an toàn.

Ứng dụng của công nghệ nano

Nước uống và sinh hoạt: Giảm độ cứng, loại bỏ vi sinh và ô nhiễm hữu cơ, vẫn giữ lại khoáng.

Công nghiệp thực phẩm, đồ uống: Tạo nước sạch cho sản xuất bia, rượu, nước giải khát.

Y tế và dược phẩm: Sản xuất nước bán tinh khiết cho phòng thí nghiệm, dung dịch y tế.

Môi trường: Xử lý nước thải, tái sử dụng nước trong công nghiệp; loại bỏ thuốc trừ sâu trong nước ngầm.

Nông nghiệp: Ứng dụng trong thủy canh, chế biến nông sản.

Lịch sử phát triển của công nghệ lọc nước nano

Lịch sử phát triển công nghệ lọc nước Nano (Nanofiltration – NF)

Công nghệ NF ra đời muộn hơn so với thẩm thấu ngược (RO). Sau khi RO được thương mại hóa từ thập niên 1960, nhu cầu về một công nghệ màng có áp suất vận hành thấp hơn nhưng vẫn loại bỏ được vi sinh, hữu cơ và ion đa hóa trị đã thúc đẩy các nhà khoa học tìm ra giải pháp trung gian.

Đến cuối thập niên 1980, NF được phát triển như một công nghệ mới, chuyên biệt cho xử lý nước cứng và nước nhiễm hữu cơ vi lượng. Nó được xem là “cầu nối” giữa UF (siêu lọc) và RO (thẩm thấu ngược).

Trong thập niên 1990, các hãng màng lớn như FilmTec (Mỹ), Hydranautics và Koch đã thương mại hóa NF bằng việc ứng dụng vật liệu polyamide mỏng dạng composite (TFC – Thin Film Composite). Nhờ đó, NF nhanh chóng khẳng định được vị thế trong lĩnh vực xử lý nước, đặc biệt ở châu Âu và Bắc Mỹ – nơi có nhiều nguồn nước cứng.

Từ đầu thế kỷ 21 đến nay, NF ngày càng được cải tiến về vật liệu và cấu trúc, mở rộng ứng dụng từ cấp nước sinh hoạt, công nghiệp thực phẩm, y tế đến xử lý nước thải và tái sử dụng nước, trở thành một trong ba công nghệ màng chính bên cạnh UF và RO.

Công nghệ lọc nước nano (NF) theo chuẩn quốc tế có ưu điểm giữ khoáng, ít nước thải, nhưng vì giá thành cao và không loại bỏ hoàn toàn muối, kim loại nặng… nên phạm vi ứng dụng hẹp, chủ yếu ở nước máy đô thị. Trong khi đó, công nghệ RO rẻ hơn, linh kiện sẵn có, lọc triệt để và quen thuộc với người dùng hơn, nên được thị trường ưa chuộng hơn.

Đáng chú ý, khi hiểu về Nanofiltration (NF), người dùng tránh bị đánh đồng NF với những hệ thống lọc nước dân dụng quảng cáo là “nano” trên thị trường Việt Nam, từ đó có lựa chọn phù hợp cho máy lọc nước của gia đình./..