Việt Nam là quốc gia đang phát triển, đang trong quá trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa, trong đó ô nhiễm nguồn nước là vấn đề báo động, nếu không xử lý sẽ ảnh hưởng đến môi trường. Bởi vậy, việc xử lý nước đóng vai trò vô cùng quan trọng. Trong đó, công nghệ màng lọc nước là một trong những công nghệ tiên tiến nhất, có khả năng ứng dụng từ quy mô hộ gia đình cho tới quy mô công nghiệp. Hơn nữa, màng lọc sợi rỗng đang được ưa chuộng nhờ những ưu điểm độc đáo bao gồm: diện tích bề mặt màng lớn, cấu trúc có khả năng tự hỗ trợ và dễ sử dụng, hoạt động ở áp suất thấp, có thể loại bỏ gỉ sắt, độ đục, vi khuẩn, coliform đồng thời loại bỏ luôn các khoáng chất hòa tan trong nước. Tuy nhiên, do các sợi màng hoạt động riêng rẽ, khi làm việc dưới áp lực lớn cùng với các điều kiện thủy lực của bể xử lý, chúng thường dễ bị gãy hoặc hình thành các vết nứt trên bề mặt màng từ đó làm giảm tuổi thọ của màng, gia tăng chi phí sửa chữa, thay mới trong hệ màng lọc.

Ở nước ta hiện nay, thị trường màng lọc đang rất sôi động, tuy nhiên các sản phẩm màng lọc hiện có đều được nhập từ nước ngoài dưới dạng đơn nguyên hoặc hệ thống hoàn chỉnh với giá thành khá cao đồng thời bị hạn chế tính linh hoạt trong giai đoạn lắp đặt trong nước là rất lớn. Trong khi đó, chưa có đơn vị nghiên cứu, sản xuất trong nước nào nội địa hóa được vật liệu cũng như đơn nguyên màng lọc polyme để ứng dụng trong công nghệ xử lý nước. Nắm bắt được nhu cầu đó, nhóm nghiên cứu của TS. Trần Hùng Thuận tại Trung tâm Công nghệ Vật liệu đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xây dựng quy trình kết bao và chế tạo đơn nguyên màng lọc sợi rỗng ứng dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt” từ năm 2020 đến năm 2021.

Đề tài nhằm thực hiện mục tiêu xây dựng được quy trình kết bao (potting) đơn nguyên màng lọc sợi rỗn và chế tạo được đơn nguyên màng lọc sợi rỗng (dạng prototype) ứng dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt công suất tối thiểu 100 lít/m2/giờ.

Đề tài đã đạt được một kết quả như sau:

- Đã lựa chọn được hệ kết dính polyurethane (PU) 2 thành phần gồm isocyanate và polyol là loại vật liệu phù hợp cho quá trình kết bao đơn nguyên màng lọc sợi rỗng. Tỉ lệ phối trộn 2 thành phần đã lựa chọn dựa trên tỉ lệ NCO/OH là 2,2.

- Đã khảo sát và lựa chọn được các điều kiện vận hành thích hợp để chế tạo đơn nguyên màng lọc sợi rỗng ở quy mô pilot với các thông số vận hành chính bao gồm: nhiệt độ buồng kết bao: 600C; thời gian kết bao: 30 phút; tốc độ kết bao: 400 vòng/phút; và mật độ sợi: 20-60%.

- Đã xây dựng được quy trình chế tạo đơn nguyên màng lọc sợi rỗng có khả năng ứng dụng cao ở quy mô pilot, đảm bảo chế tạo được sản phẩm theo mục tiêu của đề tài với các kích thước đơn nguyên khác nhau. Quy trình đã được áp dụng để chế tạo các mẫu đơn nguyên màng lọc sợi rỗng với các đặc tính kỹ thuật phù hợp với mục tiêu đã đề ra.

- Đã thử nghiệm ứng dụng đơn nguyên để ứng dụng trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt quy mô phòng thí nghiệm. Đơn nguyên màng được thử nghiệm có khả năng xử lý TSS cao và ổn định (hiệu suất dao động trong khoảng 92,67 - 96,57%), khả năng xử lý tổng Coliform đạt 99,9%. Toàn bộ hệ thống thử nghiệm sử dụng màng cũng đã đạt được hiệu quả giảm COD từ 88-92%. Bên cạnh đó, đơn nguyên màng lọc cũng duy trì được khả năng vận hành ổn định trong suốt quá trình thử nghiệm. Điều này được thể hiện qua năng suất lọc của hệ thống màng trong khoảng từ 100-120 L/m2/giờ, áp suất màng trung bình của hệ thống là 0,83 bar trong suốt thời gian thử nghiệm.

Việc ứng dụng các quy trình kết bao tiên tiến sẽ mang lại hiệu quả cao về kinh tế và khả năng thương mại hóa hướng tới nội địa hóa sản phẩm màng lọc, giảm sự phụ thuộc vào các sản phẩm nhập khẩu từ nước ngoài với giá thành cao

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 20377/2022) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

N.P.D (NASATI)