Loại bỏ chất bẩn hòa tan trong nước
TS Đỗ Hữu Quyết, Trung tâm Nghiên cứu Triển khai Khu Công nghệ cao TPHCM cho biết, CDI là công nghệ điện dung khử ion (Capacitive Deionization - CDI), có nguồn gốc từ công nghệ siêu hấp thu của siêu tụ điện.
Công nghệ lọc nước CDI đã được chứng nhận đạt chuẩn tại Trung tâm Kiểm nghiệm và chứng nhận chất lượng TQC và đáp ứng yêu cầu kỹ thuật quốc gia TCVN 11978:2017.
“Sự phát triển của công nghệ siêu tụ điện trong những năm gần đây, đã tạo ra những điện cực có thể trữ được lượng lớn điện tích trong lòng của nó. Áp dụng nguyên lý tương tự, nếu coi nước là một dung dịch mà 99% các chất trong đó là chất điện giải (bao gồm cả chất độc hại, vi khoáng chất, muối hòa tan…), người ta có thể cho một dòng điện nhẹ chạy qua nguồn nước. Dùng điện cực hút các chất hòa tan ra khỏi nước và trữ lại trên bản cực cho dòng nước tinh khiết đi qua.
Khi điện cực đã trữ đầy các chất điện giải, có thể đảo ngược chiều dòng điện để nhả các chất độc hại và dùng một dòng nước nhỏ khác, khiến điện cực trở lại trạng thái ban đầu.
Trong điều kiện lý tưởng, các bản cực có thể phóng nạp được 1 triệu lần mà vẫn giữ được 80% hiệu năng. Tính chất phóng - nạp tương tự như siêu tụ điện đó khiến các lõi lọc nước có thể làm việc liên lục với tuổi thọ rất cao, lên đến 5 - 10 năm”, TS Quyết cho biết.
Nước uống phải cung cấp các dưỡng chất cần thiết như natri, kali, canxi, magie, sắt, iot, photpho... Nếu chỉ sử dụng nước lọc theo công nghệ RO hoàn toàn sẽ dẫn đến thiếu khoáng. Công nghệ lọc nước siêu hấp thụ sẽ tạo ra nước còn khoáng, diệt khuẩn, an toàn cho sức khỏe.
Công nghệ lọc nước CDI siêu hấp thụ tĩnh điện có thể tách muối và các hóa chất hòa tan trong nước tạo ra nguồn nước uống đảm bảo độ khoáng cần thiết, tốt cho sức khỏe.
Nước an toàn không chứa chất độc vượt ngưỡng cho phép như thuốc trừ sâu, phân bón, kim loại nặng, chất oxy hóa gây ung thư, pH trung tính hoặc hơi kiềm, không có vi khuẩn độc hại và có vị ngon.
Hệ thống lọc được thiết kế giống như các hệ thống lọc nước khác, chỉ có điểm khác là lõi lọc CDI được đặt ngay phía dưới vòi nước. Cấu tạo của lõi lọc về bản chất là rất nhiều điện cực kết hợp với nhau để hút chất bẩn. Trong nước, các thành phần kim loại nặng sẽ bị hút ngay vào các điện cực này.
Trong khi đó các thành phần chất khoáng sẽ được giữ lại chảy qua màng lọc tới vòi. Ngoài ra, lõi lọc CDI còn có màng lọc micro siêu lọc loại bỏ các chất lơ lửng. Do nước được hoàn lưu theo chiều cùng với màng lọc nên không có hiện tượng màng lọc bị rách gây thoát vi khuẩn và chất độc hại.
Ngoài việc giữ lại khoáng chất, lọc chất độc, diệt vi khuẩn, công nghệ CDI còn có hiệu suất lọc cao khi giữ lại từ 70 - 95% nước, lượng nước thải so với công nghệ RO nhỏ hơn nhiều (từ 20 - 25% so với từ 50 - 70%). Điều đặc biệt là cốc nước lọc CDI luôn tồn tại các hạt khí do các khoáng chất tạo thành, có vị ngon, dễ uống…
Do bản chất là các điện cực sẽ hút chất độc nên người dùng có thể điều chỉnh lượng khoáng chất theo ý muốn bằng cách điều chỉnh dòng điện trên máy. Tăng điện áp lên mức cao nhất thì sẽ cho ra nước đầu ra là nước tinh khiết, giảm theo từng mức độ thì hàm lượng khoáng sẽ tăng lên theo nhu cầu của người sử dụng.
Cung cấp nước an toàn cho bệnh viện, trường học
TS Quyết cho biết dự định trong tương lai của nhóm nghiên cứu là xây dựng các hệ thống lọc nước lợ công suất lớn tích hợp vào các nhà máy xử lý nước ở miền Tây.
Đa phần các tỉnh ở đây chưa có nhà máy xử lý được bài toán này. Các công nghệ truyền thống tỏ ra không hiệu quả bởi chi phí đắt đỏ và nhanh hỏng. Trong khi đó, người dân vẫn thường xuyên phải mua nước ngọt với giá 50.000 - 100.000 đồng/m3 trong những đợt hạn mặn.
Bản chất của công nghệ RO là ép nước qua một màng lọc để giữ lại muối và thu được dòng nước tinh khiết, mà muối và nước đều là phân tử quá nhỏ để có thể dễ dàng ép qua màng, do vậy quá trình lọc sẽ đòi hỏi áp lực lớn và tiêu tốn nhiều năng lượng. Kết quả khiến công nghệ RO tạo ra dòng nước thải bỏ lên tới 40% - 70%.
Mặc dù, nước thải của công nghệ RO có thể tận dụng cho các mục đích có tiêu chuẩn ít khắt khe hơn như tưới tiêu, thau rửa, giặt giũ… nhưng các nhà phát triển công nghệ lọc nước khác vẫn phấn đấu có được tỷ lệ nước sạch cho sinh hoạt cao nhất có thể trong cùng phạm vi chi phí.
Do nguyên tắc hoạt động của công nghệ CDI là “nhặt” các hạt muối và chất độc hại ra khỏi dòng nước nên TS Quyết cho biết lượng nước thải bỏ chỉ khoảng 5 - 10%.
Theo ông Nguyễn Thanh Tuấn, Giám đốc Công ty TNHH Công nghệ Vietdream, mục tiêu của doanh nghiệp là cung cấp giải pháp lọc nước tối ưu, an toàn, hiệu quả cho người dùng. Công ty không bán máy lọc nước mà chỉ thực hiện cung cấp công nghệ lọc cho các đối tác có nhu cầu như đối với các tòa nhà, bệnh viện, trường học, các doanh nghiệp sử dụng nước tiêu chuẩn cao, nhà máy lọc nước quy mô vừa và nhỏ, các doanh nghiệp sản xuất thực phẩm, đồ uống...
Với việc đồng sáng lập một công ty công nghệ mang tên Vietdream để thương mại hóa công nghệ lọc nước mới này, TS Quyết kỳ vọng hướng tới “sản xuất lõi lọc nước CDI thay thế lõi lọc RO”. Dù chi phí đầu tư ban đầu của công nghệ CDI có thể cao hơn 2 - 3 lần so với công nghệ RO, nhưng do khác biệt về tuổi thọ màng và chi phí vận hành nên chi phí tổng thể năm đầu của hai công nghệ này đang tương đương nhau.
Hiện nay, 70% vật liệu cho công nghệ lọc nước CDI của Vietdream đã được nội địa hóa, bao gồm các điện cực làm từ ống nano carbon và polyme, các modun lọc nước và hệ thống điều khiển. Xu hướng này có thể giảm nếu họ xây dựng được các chuỗi cung ứng hiệu quả hơn hoặc khi được thị trường chấp nhận rộng rãi.
