Hệ thống lọc nước tinh khiết EDI: Cơ chế hoạt động và ứng dụng

Hệ thống lọc nước EDI giúp loại bỏ các tạp chất hữu cơ, muối, ion, cung cấp nguồn nước chất lượng, có độ tinh khiết cao, giữ lại các ion có lợi cho cơ thể. Nhằm giúp bạn hiểu rõ hơn về sản phẩm này, hãy cùng Môi Trường Song Phụng tham khảo nội dung sau đây.

Hệ thống lọc nước EDI là gì?

Hệ thống lọc nước EDI (Electrodeionization) là công nghệ xử lý nước để tạo ra nước tinh khiết. EDI sử dụng tiến trình trao đổi ion truyền thống và quá trình điện hóa để loại bỏ ion và tạp chất mang điện tích ra khỏi nước.

Hệ thống EDI hoạt động bằng cách sử dụng màng trao đổi ion và các lớp nhựa trao đổi ion. Nhờ đó, các ion trong nước được loại bỏ khi có dòng điện chạy qua hệ thống. Các màng trao đổi ion được xếp xen kẽ anion và cation bán thấp, khoảng trống giữa các màng được ngăn cách bởi miếng đệm ngăn dòng chảy.

Nhìn chung, công nghệ EDI giúp loại bỏ tạp chất, hóa chất độc hại mà không cần đến hóa chất, đảm bảo nguồn nước sau lọc an toàn để sử dụng. 

Quá trình khử ion trong hệ thống EDI

Quá trình khử ion trong hệ thống lọc nước EDI được thực hiện gồm 3 bước cơ bản, gồm khử ion, di chuyển ion và tái sinh:

• Khử ion

Quá trình khử ion được thực hiện nhờ vào cation tích điện dương và anion điện tích âm. Cụ thể, nhựa cation trong dạng hydro hóa sẽ loại bỏ các cation như Magie, Canxi, Kali, Amoni,… Hạt nhựa anion trong hình thức hidroxit thay thế các anion như clorua, nitrat, silica, bicabonat,… bằng ion hydroxit. 

Kết quả của quá trình khử ion là ion H+ và OH- thay thế các ion cation và anion trong nước, tạo nên nước tinh khiết.

• Di chuyển ion

Trong hệ thống EDI, nguồn điện cung cấp một dòng điện giữa 2 cực. Dòng điện sẽ di chuyển giữa các điện cực từ cực dương (+) đến cực âm (-). Khi các ion bị loại bỏ khỏi nước cấp, thì cation bị hút đến cực âm, anion bị hút đến cực dương.

Khi nước cấp được đưa vào thiết bị EDI, ion tích điện dương di chuyển qua nhựa cation và di chuyển vào màng trao đổi cation và khoang tập trung do bị hút đến cực âm. Tương tự, các ion tích điện âm di chuyển qua nhựa anion và đi vào màng trang đổi anion để tới khoang tập trung do bị hút đến cực dương (+).

Các ion sau khi di chuyển qua các màng trao đổi và vào khoang tập trung sẽ không thể di chuyển đến điện cực do việc bố trí vị trí của màng, màng cation ở cực dương và màng anion ở cực âm. Nước trong khoang tập trung là nước thải chứa các cation và anion cần loại bỏ.

• Tái sinh

Khác với hình thức trao đổi ion thông thường là cần dùng axit và xút để tái sinh nhựa, công nghệ EDI không cần dùng đến axit và sút. Thay vào đó, EDI sử dụng dòng điện, dòng điện này gây ra một tỷ lệ nhỏ các phân tử nước phân ly thành ion hidro và hidroxit. Nhờ đó, nhựa cation và anion liên tục được tái sinh mà không cần phải dừng thiết bị.

Sau khi được lọc qua hệ thống khử khoáng sử dụng thiết bị EDI, nước đạt được điện trở suất cao lên tới 18 MΩ-cm, đáp ứng được tiêu chuẩn nước tinh khiết, có thể sử dụng phục vụ trong công nghiệp dược phẩm, điện tử, và thực phẩm.

Cơ chế hoạt động của hệ thống lọc nước EDI

Một thiết bị xử lý nước EDI có cấu tạo tích hợp nhiều thiết bị trong dây chuyền và một hệ thống sẽ được cấu tạo từ 1 hoặc nhiều, module tùy theo công suất yêu cầu. Cụ thể mỗi, module EDI gồm: 

• Hạt nhựa trao đổi ion (cation, anion)
• 2 màng trao đổi ion
• 2 điện cực (điện cực âm, điện cực dương)

Quá trình lọc của hệ thống lọc nước EDI diễn ra theo các bước sau:

• Trao đổi ion ban đầu: Nước cần lọc đi qua hệ thống, các ion Na+, Ca2+, Cl-,…/ được nhựa trao đổi ion hấp thụ. Nhựa cation giữ các ion dương trong khi nhựa anion giữ ion âm.

• Điện trường đẩy ion: Khi điện áp được đưa vào hai đầu điện cực, một điện trường được tạo ra, điện trường này có tác dụng di chuyển ion đã bị nhựa giữ lại. Các ion dương sẽ di chuyển về cực âm và ion âm di chuyển về cực dương. Các ion sau sẽ xuyên qua màng trao đổi ion và bị loại hoàn toàn khỏi dòng nước.

• Tái sinh liên tục: Hệ thống EDI có thể tái sinh nhựa trao đổi ion nhờ vào dòng điện chạy qua hệ thống. Nhờ đó, các hạt nhựa luôn giữ được khả năng trao đổi ion mà không cần dùng hóa chất tái sinh, giúp tiết kiệm chi phí vận hành và bảo vệ môi trường.

• Nước siêu tinh khiết: Quá trình này diễn ra liên tục và cho kết quả là nước lọc dạng tinh khiết, có hàm lượng ion rất thấp, đạt tiêu chuẩn để sử dụng.

>>> Xem thêm: Nước tinh khiết là gì? Lợi ích, sự khác biệt với nước khoáng

Ưu điểm của hệ thống lọc nước EDI

Hệ thống lọc nước EDI đang dần trở thành giải pháp hàng đầu để lọc nước công nghiệp bởi các ưu điểm như:

• Không cần dùng hóa chất để tái sinh như axit hay kiềm.
• Hiệu suất sản xuất nước tinh khiết cao, lượng nước thải thấp
• Thiết bị EDI có thể lắp đặt linh hoạt với nhiều linh kiện khác nhau
• Hệ thống vận hành liên tục, ổn định và không cần tạm dừng để tái sinh.
• Chi phí vận hành tiết kiệm đáng kể do không cần dùng hóa chất hay bảo dưỡng thường xuyên.
• Nước có độ tinh khiết cao, đáp ứng nhu cầu cho nhiều ngành công nghiệp.
• Công nghệ tiên tiến, xử lý nước hiện đại và tự động hóa, dễ quản lý.

So sánh hệ thống lọc nước EDI và thiết bị trao đổi ion hỗn hợp khác

Hệ thống lọc EDI và các thiết bị trao đổi ion hỗn hợp khác dù đều có chung mục tiêu là cung cấp nước tinh khiết bằng cách loại bỏ ion trong nước nhưng cơ chế hoạt động của hai hệ thống này hoàn toàn khác nhau, cụ thể:

Chất lượng nước khi sử dụng công nghệ lọc nước EDI

Công nghệ EDI có tính liên tục, do đó chất  lượng nước sạch ổn định theo tiêu chuẩn nước siêu sạch. Hệ thống EDI có độ dẫn điện cực thấp, dưới 0,1 µS/cm để đảm bảo nguồn nước, tránh sót tạp chất ảnh hưởng đến chất lượng nước.

Vốn đầu tư ban đầu cho hệ thống lọc nước EDI

So với thiết bị trao đổi ion hỗn hợp thì hệ thống EDI có vốn đầu tư lớn hơn khoảng 20%.vì có thiết bị trao đổi ion hỗn hợp cần thiết bị cất giữ axit, thêm axit và thiết bị xử lý nước thải. Ngoài ra, thêm chi phí nhân công bảo dưỡng, thay hạt nhựa cũng  khoảng 10%.

Nếu doanh nghiệp sản xuất quy mô lớn thì vốn ban đầu của EDI cũng ít dần và không chiếm nhiều diện tích nhà xưởng.

Chi phí vận hành

Chi phí vận hành gồm chi phí điện, hóa chất và khấu hao. Cụ thể, thiết bị EDI tiêu thụ 0.5kWh điện/tấn nước, trong khi thiết bị trao đổi ion hỗn hợp cần 0.35kWh/tấn nước, thêm chi phí hóa chất và các thiết bị phụ trợ. 

Kết quả, giá thành sản xuất nước với EDI là khoảng 48,600 đồng/m3, còn thiết bị trao đổi ion hỗn hợp là 86,400 đồng/m3. Do đó, EDI có thể thu hồi vốn sau 1-2 năm.

Ứng dụng của công nghệ lọc nước EDI siêu tinh khiết

Công nghệ lọc EDI ứng dụng rất đa dạng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp đòi hỏi nước siêu tinh khiết. Cụ thể:

• Sản xuất dược phẩm: Nước siêu tinh khiết từ công nghệ EDI giúp quy trình sản xuất thuốc, TPCN, thiết bị y tế,… đảm bảo chất lượng.

• Ngành vi điện tử và bán dẫn: Nhà máy sản xuất vi mạch, bảng mạch in và linh kiện điện tử rất cần nước siêu tinh khiết để tránh tạp chất ảnh hưởng đến vi mạch.

• Nhóm ngành sản xuất thực phẩm và đồ uống: Nguồn nước từ máy EDI giúp thực phẩm, đồ uống đảm bảo an toàn vệ sinh, chất lượng.

• Ngành năng lượng: Nước siêu tinh khiết của EDI được dùng chủ yếu để ngăn sự ăn mòn của thiết bị và nâng cao hiệu quả vận hành của hệ thống làm mát.

>>> Tham khảo: Hạt nhựa cation 220Na giúp làm mềm nước

Hệ thống lọc nước edi có những thiết bị gì?

Thiết bị EDI có 2 khoáng chính và các bộ phận phụ như sau:

• Khoang pha loãng: Đây là nơi cho dòng pha loãng (nước sản phẩm) đi qua. Khoang này hình thành bởi các khung, một bên là miếng màng trao đổi anion và bên còn lại là màng cation. Bên trong khung sắp xếp chắc chắn, cẩn thận với các hạt trao đổi ion.

• Khoang tập trung: Khoang này tập trung các ion và chứa nước thải. Khoang được tạo bởi 2 khoang pha loãng, có lớp màng trao đổi anion và cation lẫn các hạt trao đổi ion khác.

• Các bộ phận khác: Hai điện cực, tấm cốt thép, miếng đệm, bu lông, nguồn và kết nối.

Trên đây là những thông tin chi tiết về hệ thống lọc nước EDI. Nếu khách hàng đang muốn tìm hiểu thêm về các sản phẩm lọc nước công nghệ và gia đình, vui lòng liên hệ đến Môi Trường Song Phụng qua hotline 0913 907 274 để được đội ngũ nhân viên tư vấn, hỗ trợ chi tiết nhất.

>>> Xem thêm: Dịch vụ thay cát lọc hồ bơi tại Môi Trường Song Phụng