Đánh giá một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả khử mặn nước biển của hệ thống lọc nước sử dụng màng lọc thẩm thấu chuyển tiếp (FO)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phạm Thị Phƣơng Thảo ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ KHỬ MẶN NƢỚC BIỂN CỦA HỆ THỐNG LỌC NƢỚC SỬ DỤNG MÀNG LỌC THẨM THẤU CHUYỂN TIẾP (FO) Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: LỜI CẢM ƠN LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Quang Trung TS Lê Văn Chiều Hà Nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Trong trình thực nghiên cứu đề tài, em nhận sư quan tâm giúp đỡ nhiệt tình, đóng góp q báu nhiều cá nhân tập thể tạo điều kiện thuận lợi cho em hồn thành khóa luận Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn tới thầy hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Quang Trung – Trung tâm Đào tạo, Tư vấn Chuyển giao công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam TS Lê Văn Chiều – Trường Đại học Việt Nhật, Đại học Quốc gia Hà Nội tận tình hướng dẫn em suốt thời gian thực đề tài Em xin cảm ơn tận tình dạy dỗ, bảo thầy côKhoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Em gửi lời cảm ơn tới tập thể cán Phòng thi nghiệm trọng điểm An tồn thực phẩm Mơi trường giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hồn thành khóa luận Tuy có nhiều cố gắng thời gian kiến thức có hạn nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, khiếm khuyết.Rất mong nhận góp ý, chỉnh sửa quý thầy cô Và cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, người thân bạn bè quan tâm, động viên giúp đỡ em suốt trình thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 28 tháng 12 năm 2016 Học viên Phạm Thị Phương Thảo DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ABAmoni bicacbonat (AB) A3C Amoni sắt (II) citrat A2S (A3C) A3C Amoni sắt (II) sunphat CAc (A2S) CTA Amoni sắt (III) DSsunphat (A3S) FOAxit citric FSXenlulose triaxetat Dung dịch lôi GMH (Draw solution) Jw Thẩm thấu chuyển tiếp Js (Forward Osmonis) Dung dịch đầu vào LMH (Feed solution) LPRO g/(m2.h) MBR Thông lượng nước (Water flux) MD Thông lượng chất tan thấm ngược (Reverse MED solute flux) L/(m2.h) MF RO sử dụng MNPs lượng thấp (Low power MSFD RO) Thiết bị phản ứng NF màng sinh học OMBR (Membrane bioreactor) PET Chưng cất màng (Membrane PPA Distillation) PSf Chưng cất đa hiệu ứng (Multi Effection Distillation) flash distillation) Vi lọc (Microfiltratio Lọc nano (Nanofiltration) n) Thiết bị phản ứng sinh học màng Hạt nano từ – màng lọc tính (Magnetic thẩm thấu (Osmosis membrane nanoparticles) bioreactor) Chưng cất bay Polyester nhiều giai Polyacrylic axit đoạn Polysylfone (Multistage RO Thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis) SR Tỉ số dòng thấm SF ngược chất tan (Specific Reverse Solute Flux) TD Tổng chất rắn hòa tan (Total disolved S solid) TF C Tr O C s UF Composit màng mỏng (Thin – film composite) Các hợp chất hữu lượng vết môi trường (Trace Organic compounds) Siêu lọc (Ultra-filtration) DANH MỤC BẢNG Bảng So sánh công nghệ khử mặn nước biển [11] 12 Bảng Bảng tổng hợp số dung dịch lôi sử dụng màng FO khử mặn [12,13,16,31,34-36] 23 Bảng Đặc tính phức chất sử dụng hệ thống lọc FO 29 Bảng Điều kiện thí nghiệm hệ thống FO 36 Bảng Điều kiện thí nghiệm hệ thống NF 37 Bảng Giá trị thông lượng nước thông lượng chất tan thấm ngược thu dung dịch lôi khác với nồng độ .50 Bảng Hiệu thu hồi dung dịch lôi sử dụng màng NF-90 54 DANH MỤC HÌNH [3] Hình Bản đồ xâm nhập mặn vùng Đồng sông Cửu Long (Tháng 3/2016) Hình Thành phần nguyên tố nước biển Hình Sơ đồ nguyên lý vận hành công nghệ MSFD Hình Sơ đồ mô tả hoạt động công nghệ RO 10 Hình Sơ đồ mô tả hoạt động công nghệ ED 11 Hình Sơ đồ nguyên lý phương pháp tách nước sử dụng màng FO [21] 17 [7] Hình Màng TFC sử dụng cơng nghệ FO có cấu tạo lớp 18 Hình Cấu tạo màng TFC sử dụng cơng nghệ FO kính hiển vi: (A) Mặt lớp Polyamide; (B) Mặt lớp PSF [7] 19 Hình Mặt cắt ngang màng TFC sử dụng công nghệ FO kính hiển vi: (A) Lớp vải PET khơng dệt; (B) Hình ảnh phóng to hình dạng dày, gần giống bọc, gần lớp hoạt động [7] 20 Hình 10 Vị trí lấy mẫu nước biển xã Thạch Trị, huyện Thạch Hà, tỉnh Hà Tĩnh ngày 16/11/2016 32 Hình 11 Hệ thống lọc FO quy mơ phịng thí nghiệm 36 Hình 12 Modun gắn màng lọc FO 37 Hình 13 Hệ thống loại bỏ dung dịch lôi để thu hồi nước 38 Hình 14 Độ dẫn điện phức sắt khác nồng độ khác sử dụng chất lôi thí nghiệm FO 42 Hình 15 Ảnh hưởng dung dịch lơi khác đến pH: (a) dung dịch Amoni sắt (II) sunphat, (b) Amoni sắt (III) citrat, (c) Amoni sắt (III) sunphat 44 Hình 16 Ảnh hưởng dung dịch lôi khác đến TDS: (a) dung dịch Amoni sắt (II) sunphat, (b) Amoni sắt (III) citrat, (c) Amoni sắt (III) sunphat 46 Hình 17 Sự thay đổi thông lượng nước thấm qua màng (Jw) với nồng độ muối loại dung dịch lôi khác 47 Hình 18 Sự thay đổi thông lượng chất tan thấm ngược (Js) thấm qua màng với nồng độ muối loại dung dịch lôi khác (khi dung dịch đầu vào nước deion) 48 Hình 19 Sự thay đổi tỉ số dịng thấm ngược chất tan (SRSF) thấm qua màng với nồng độ muối loại dung dịch lôi khác (khi dung dịch đầu vào nước deion) 49 Hình 20 Biểu đồ thể số thông số vận hành màng FO với nồng độ tối ưu dung dịch lôi khác 51 Hình 21 Giá trị thơng lượng nước qua màng với mẫu nước đầu vào khác 52 Hình 22 Giá trị thông lượng chất tan thấm ngược với mẫu nước đầu vào khác 53 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG – TỔNG QUAN 1.1 Tình trạng thiếu nƣớc sinh hoạt Việt Nam 1.2 Thành phần nƣớc biển 1.3 Tổng quan công nghệ khử mặn nƣớc biển 1.3.1 Các công nghệ khử mặn nước biển 1.3.2 So sánh công nghệ khử mặn 12 1.4 Hệ thống lọc nƣớc sử dụng màng thẩm thấu chuyển tiếp (FO) .14 1.4.1 Cơ sở khoa học tượng thẩm thấu chuyển tiếp 14 1.4.2 Nguyên lý hoạt động 16 1.4.3 Vật liệu màng 17 1.4.4 Chất lôi lý tưởng cho trình thẩm thấu chuyển tiếp 20 1.4.5 Các nghiên cứu dung dịch lôi phương pháp thu hồi 22 1.4.6 Ứng dụng công nghệ FO xử lý nước .24 1.5 Cơ sở khoa học lựa chọn dung dịch lôi phƣơng pháp thu hồi màng NF nghiên cứu 29 1.5.1 Cơ sở khoa học lựa chọn dung dịch lôi nghiên cứu 29 1.5.2 Cơ sở khoa học lựa chọn phương pháp thu hồi màng NF .30 CHƢƠNG – ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 32 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 32 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 33 2.2 Giả thuyết nghiên cứu 33 2.3 Nội dung nghiên cứu .33 2.4 Phƣơng pháp thực nghiệm 34 2.4.1 Vật liệu, hóa chất thiết bị 34 2.4.2 Mơ hình thực nghiệm 35 2.4.3 Tiến hành thí nghiệm 38 2.4.4 Các thơng số tính toán 40 CHƢƠNG – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 Đặc tính đặc điểm phức chất sắt 42 3.2 Kết khảo sát ảnh hƣởng dung dịch lôi (về nồng độ loại dung dịch) đến số thông số vận hành hệ thống lọc FO 43 3.2.1 Ảnh hưởng dung dịch lôi đến pH 44 3.2.2 Ảnh hưởng dung dịch lôi đến TDS 45 3.2.3 Ảnh hưởng dung dịch lôi đến thông lượng nước (Jw), thông lượng chất tan thấm ngược (Js) tỉ số dòng chất tan thấm ngược 47 3.2.4 So sánh số thông số vận hành hệ thống lọc FO với dung dịch khác 50 3.3 Ảnh hƣởng nồng độ dung dịch đầu vào đến hiệu lọc qua màng FO .52 3.4 Ảnh hƣởng chất lôi khác đến hiệu thu hồi nƣớc qua màng NF 54 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC - Định hƣớng thu hồi liti dịch cặn thải hệ FO 61 PHỤ LỤC - Một số hình ảnh trình thực nghiên cứu 63 PHỤ LỤC - Một số kết nghiên cứu 65 PHỤ LỤC – Các công trình cơng bố có liên quan đến luận văn 68 2011 Chung 2012 Chung 2012 Chung 2013 Stewart 2013 Alnaizy 2013 Ou 2013 Cai 2014 Na 2014 Zhao 2014 Sato 2014 Ge 2015 Tian 1.4.6.Ứng dụng công nghệ FO xử lý nước Ứng dụng phát triển công nghệ FO năm gần chủ yếu việc sử dụng hệ thống FO hỗn hợp áp dụng công nghệ FO vào giai đoaṇ cua qua trinh xư li nươc thai ̃ Hê tc̣ hống FO hỗn hơpc̣ làhê c̣thống kết hơpc̣ công nghê tc̣ hẩm t FO cung ̀ ́ ́ nước thải công nghiêpc̣, tưới phân, làm giàu protein , khử nước,… nhằm tâṇ dungc̣ tất ưu điểm công nghệ [10,29] 1.4.6.1 Ứng dụng lọc nước biển nước lơ Chủ yếu ứng dụng hệ thống FO hỗn hợp sử dụng trì nh để nghiên cứu hi ệu phương thức thu hồi dung dịch lôi để lấy nước tinh khiết với FO đóng vai trị làm q trình tiền xử lý, công nghệ khác tiến hành thu hồi nước từ dung dịch lôi 24 a) Hê thống FO-RO Hệ thống FO-RO dùng cơng nghệ FO làm q trình tiền xử lý nước biển.Sau đó, RO đóng vai trị tách nước khỏi dung dịch lôi Hê tc̣ hống FO -RO lần đươcc̣ đềxuất bơi Yaeli thống kết hơpc̣ giưa qua trinh FO va qua tri nh RO sư dungc̣ lươngc̣ thấp (LPRO) ̃ nhằm thu hồi dung dicḥ lôi này, c̣thống hỗn hơpc̣ FO -RO đươcc̣ dùng đểthay thếvới RO riêng re v ̃ ốn dê c ̃ ó tiềm dâñ đ ến tắc ngheñ màng Vì vậy, FO đươcc̣ sử dungc̣ làm quátrinh ̀ tiền xử lí nhằm giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn màng Sau đo, dung dicḥ Glucose loang thu đươcc̣ tư qua trinh FO đươcc̣ chuyển tiếp tơi qua trinh RO ̀ ́ ̀ tiến hành tách nước từ dung dịch glucose Qúa trình thu hồi hệ thống gặp nhiều haṇ chếvih̀ iêụ quảthẩm thấu Glucose tương đối thấp vàvit̀ rongc̣ lươngc̣ phân tử lớn nên dâñ đến chỉsốkhuếch tán cao [30] Sau đó, FO laị tiếp tucc̣ đươcc̣ nghiên cứu viêcc̣ kết hơpc̣ với LPRO trình khử muối nước Biển Đỏ Kết quảcho thấy lươngc̣ tiêu thu tc̣ rong c̣thống FO -LPRO ước tinh́ vào khoảng 1,3-1,5kWh/m3, nửa so với [20] c̣thống RO hoaṭđôngc̣ riêng biêṭ (2,5-5kWh/m ) Đứng phương diện môṭcông nghê tc̣ iết kiêṃ lươngc̣ , tc̣ hống FO -LPRO hồn tồn làmơṭcơng nghê c̣đầy triển vongc̣ vàrất đáng quan tâm Bên canḥ đó, áp lực thủy lực cũ ng cóthể đươcc̣ cung cấp quátrinh̀ locc̣ FO (hay đươcc̣ goịlàáp lưcc̣ hỗtrơ c̣thẩm thấu chuyển tiếp ) nhằm nâng cao hiêụ quảvàtiết kiêṃ chi phícho quátrinh̀ Ngồi ra, FO cịn giúp cho qtrinh̀ locc̣ nước trởnên hiêụ qua loaịbỏđươcc̣ tối đa chất bẩn lơ lửng nước Không vậy, có nhiều chất rắn hịa tan mà RO khơng thể lọc bỏ hồn tồn chất rắn có hại cho sức khỏe dù với hàm lượng nhỏ, ví dụ số hợp chất hữu có mơi trường nước (TrOCs) boron [20] Tóm lại, cơng nghê F c̣ O đươcc̣ sử dungc̣ tc̣ hống FO -RO đóng vai trịvơ quan trọng việc giảm thiếu tối đa tình trạng tắc nghẽn màng , nâng cao q trình xử lý nước biển thơng thường tiết kiệm lượng b) Hê thống FOMSF/MED 25 MSF vàMSD làhai công nghê kc̣ muối thường đươcc̣ sử dungc̣ taịcác nước Trung Đơng, nơi nước biển thường cóđơ m c̣ ăṇ cao , nhiêṭđô cc̣ ao vàthành p hần tapc̣ chất lơn Vì vậy, viêcc̣ tiền xư ly cho nươc cấp trươc đưa vao qua trinh locc̣ la vô ́ quan trọng để giảm thiểu nguy tắc nghẽn màng cách loại bỏ chất hưu tư nc̣ hiê n va cac chất rắn lơ lưng ̃ làm phương pháp tiền xử lý thay để loại bỏ chất hữu vô h nước cấp Altae thưcc̣ hiêṇ mô hinh̀ FO-MSF vàFO-MED đểkhử nước biển q trình mơ cho thấy FO đươcc̣ sử dungc̣ môṭcách hiêụ quảcho viêcc̣ tiền xử lýđểgiảm thiểu nồng đô c̣của ion đa hóa tri trongc̣ nước cấp [20] c) Hệ thống FO - NF Công nghệ màng FO bước đầu ứng dụng để thay cho trình khử muối nước biển kết hợp với màng NF (màng nano).Màng lọc nano loại màng tách dùng động lực áp suất, lọc nano trình trung gian siêu lọc thẩm thấu ngược Màng NF có khả tách phân tử khoảng 100 – 1000 Da, khả loại bỏ muối cao nhờ hiệu ứng điện Hiệu ứng điện cho phép loại bỏ ion (phần lớn ion đa hóa trị), thành phần hữu không mang điện tách nhờ kích thước lỗ màng Hiện nay, ứng dụng NF trở nên phổ biến, nhờ có ưu điểm áp suất vận hành thấp, chi phí đầu tư vận hành nhỏ khả loại bỏ muối đa hóa trị cao Ví dụ, khả loại bỏ muối hóa trị màng NF đến 99% [25] Tan Ng (2010) tiến hành nghiên cứu mức độ phù hợp NF để thu hồi dung dịch lôi khác (MgCl 2, MgSO4, Na2SO4, C6H12O6) hệ thống FO Thông lượng nước thu xấp xỉ 10 LMH hai trình FO NF Tỉ lệ loại bỏ muối lớn 97,9% dung dịch lựa chọn Sản phẩm nước thu có TDS 113,6 mg/L đáp ứng tiêu chuẩn Tổ chức Y tế Thế giới nước uống (TDS < 500 mg/L) [33] Zhao cộng (2012) sử dụng NF để hoàn nguyên dung dịch lơi hóa trị hai sau hệ thống FO Kết thu hệ thống FO – NF thu có nhiều ưu điểm so với sử dụng hệ thống RO đơn để khử mặn nước lợ áp suất vận hành thấp, tượng tắc màng xảy ra, thơng lượng dịng cao sau làm sạch, hiệu thấm nước cao 26 hơn, yêu cầu trình tiền xử lý thấp [37] Su cộng (2012) sử dụng màng NF để thu hồi dung dịch sucrose có kích thước phân tử lớn để sản xuất nước từ nước thải trình FO, kết loại bỏ sucrose đạt 99,6% Đáng kể hơn, tỉ lệ sản phẩm FO NF đạt cân [26] Hau cộng (2014) khả thu hồi muối natri EDTA màng NF đạt 93% [22] Ge Chung (2013) sử dụng NF để hoàn nguyên phức hydro axit citrat sau [15,28] trình FO nhận [15,28] Áp suất vận hành 10 bar tỉ lệ loại bỏ 90% ghi Nhìn chung, trình NF lựa chọn phù hợp để thu hồi ion đa hóa trị nhờ áp suất vận hành thấp tỉ lệ loại muối cao d) Một số hệ thống khác [8,18,20] : + FO-nhiêṭ + FO- màng chưng cất (MD) + FO - màng siêu lọc (UF) vơi haṭnano biến đổi tư tinh (PPA-MNPs) làm ́ chất lơi + FO-từ trường với hạt nano từ tính(MNPs) làm chất lôi + FO-điêṇ trường- màng nano (NF) với polyelectrolytes làm chất lôi + FO- NF với axit citric(CAc) làm chất lôi + FO-RO với Glucose làm chất lôi + FO-UF với PAA -MNPs làm dung dicḥ lôi : Hiêụ quảhơn so với RO - UF, lưu lươngc̣ nước cao , lươngc̣ tiêu tốn it́ cần cải thiêṇ vềsư c̣ thấm ngươcc̣ muối dung dicḥ lôi + FO-NF với tổng hơpc̣ nhiều loaịmuối hữu vàvô làm chất lôi Lưu lươngc̣ nước cao , khả lọc muối tốt , chất lươngc̣ sản phẩm nước tốt : 1.4.6.2 Ứng dụngmàng FO xử lý nước thải a) Hệ thống UF-OMBR-FO Màng lọc sinh học MBR sản phẩm công nghệ xử lý nước thải tiên tiến [6] sử dụng hai loại màng áp suất thấp màng vi lọc MF màng siêu lọc UF Tuy nhiên, hạn chế lớn MF UF khả loại bỏ chất ô nhiễm hữu 27 [6] lượng vết TrOCs, số ion, virut,… Bên cạnh MBRs địi hỏi nhiều lượng để vận hành khả màng bị bám bẩn cao chất hữu tự nhiên Vì thế, màng FO nghiên cứu để thay cho màng MF UF công nghệ MBR với ưu điểm: tiêu thụ lượng thấp, nguy tắc nghẽn màng ít, khả loại bỏ cao đại phân tử, ion chất hữu tự nhiên có nước thải Từ hệ thống OMBRs phát triển với màng FO nhúng chìm hệ thống phản ứng sinh học sử dụng bùn hoạt tính vận hành theo chế độ liên tục Đồng thời, màng RO kết hợp để xử lý dung dịch [6] DS sau bị pha lỗng Tuy nhiên, hạn chế lớn cơng nghệ tích tụ chất hịa tan bên bình phản ứng hoạt động màng FO khuếch tán ngược chất tan dung dịch lôi Để giải vấn đề Wang Holloway (2012) đề xuất giải pháp đưa hai màng MF/UF kết hợp song song màng FO đưa vào lị phản ứng sinh Do chất hịa tan bị loại khỏi lò phản ứng hợp chất dinh dưỡng có lợi nitơ photpho giữ lại lị từ cải thiện hoạt động vi sinh vật Trong vòng tháng nghiên cứu hệ thống UF-OMBR-RO, kết nhận thông lượng nước nằm khoảng từ 3,8 đến 5,7 LMH tuần đầu đạt mức 4,8 LMH 80 ngày Điều đặc biệt hệ thống không cần phải trải qua trình vệ sinh màng suốt 120 ngày [20] Ngồi hệ thống FO-NF FO-MD sử dụng muối vô NaCl, MgCl2 làm chất lôi áp dụng trình xử lý nước thải [20] 1.4.6.3 Ứng dụng xử lý đồng thời nước thải loc nước biển Môṭtrong cách giảm thiểu lươngc̣ cần tiêu tốn quátrinh ̀ locc̣ nước biển đólàtâṇ dụng ngun lý thẩm thấu chuyển tiếp cơng nghệ FO Trong công nghê c̣này , bước làsử dungc̣ nước bẩn làm dung dicḥ FS vàsử dungc̣ nước biển đa q ̃ ua tiền xử lýlàm dung dicḥ DS Nước cấp từ FS sư cc̣ hênh lêcḥ áp suất thẩm thấu se đ ̃ i qua màng bán thấm đến dung dicḥ nước biển cónồng cc̣ ao Sau đó, dung dicḥ nước biển trởnên loang ̃ vàđươcc̣ chuyển vào xử lý 28 tiếp ởhê c̣thống RO đểsản xuất nước sacḥ Ở giai đoạn xử lý thứ 2, dung dicḥ nước bẩn đâṃ đăcc̣ c̣thống FO ởgiai đoaṇ đầu se t ̃ iếp tucc̣ đươcc̣ dùng làm FS ởgiai đoaṇ FO , dung dịch muối đậm đặc sau trình RO lúc trước tiếp tục đươcc̣ sử dungc̣ làm dung dicḥ lôi Dung dịch nước muối pha lỗng lúc tiếp tục cho vào lọc cơng nghệ RO đổ trở lại mơi trường lúc nồng độ dung dịch khơng cịn gây tác động xấu đến mơi trường Cịn dung dịch nước bẩn đậm đặc tiếp tục tách nước để thu hồi chất bổ dưỡng phục vụ cho bón phân trồng 1.5 [20] Cơ sở khoa học lựa chọn dung dịch lôi phƣơng pháp thu hồi màng NF nghiên cứu 1.5.1 Cơ sở khoa học lựa chọn dung dịch lôi nghiên cứu Mặc dù có nhiều nghiên cứu loại chất lơi khác cho q trình FO, nhiên chưa có nghiên cứu sử dụng amoni sắt II sunphat, amoni sắt III sunphat amoni sắt II citrat với vai trị chất lơi Amoni sắt II sunphat hay gọi muối Mohr, muối kép amoni sunphat sắt sunphat, có cơng thức (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O; tinh thể đơn 2+ tà, suốt, màu xanh lục; tan tốt nước, tạo phức sắt [Fe(H2O)6] Amoni sắt III sunphat hay gọi phèn sắt, có cơng thức NH4Fe(SO4)2·12 H2O; tinh thể có màu tím nhạt, tan tốt nước 3+ Amoni sắt III citrat có cơng thức C 6H8O7.xFe yNH3, có màu vàng nâu, tan vơ hạn nước; sử dụng chất phụ gia thực phẩm Một số đặc tính hóa lý ba muối sắt trình bày bảng Bảng 3.Đặc tính phức chất sử dụng hệ thống lọc FO Phức chất CTPT CTHH Khối lượng mol Cation Độ hòa tan nước Khối lượng riêng Với đặc tính hóa lý trên, ba muối sắt xem xét để sử dụng lơi Theo Qingchun Ge (2013), so với muối hữu cơ, muối vơ có xu hướng tạo thơng lượng nước lớn Điều kích thước phân tử lớn muối hữu tạo hệ số khuyếch tán thấp có ảnh hưởng lớn đối phân cực nồng độ bên trong, dẫn đến ảnh hưởng xấu đến hiệu q trình FO[16] Cả ba muối vơ xem xét có khả tan tốt nước chất đa hóa trị Như nhận định trên, chất đa hóa trị có khả phân ly hồn tồn nước có hệ số khuyếch tán i lớn, có khả tạo áp suất thẩm thấu lớn thơng lượng dịng lớn Từ sở lý thuyết đó, ba muối sắt nhóm nghiên cứu kỳ vọng chất lôi phù hợp cho trình FO Tuy nhiên, cần thí nghiệm thực tế để xác định giá trị thông lượng nước, thông lượng chất tan thấm ngược, giúp đưa đánh giá xác khả sử dụng muối sắt chất lôi cho hệ thống FO 1.5.2 Cơ sở khoa học lựa chọn phương pháp thu hồi màng NF Với ba chất lôi amoni sắt II sunphat, amoni sắt III sunphat amoni sắt III citrat có khả tan tốt nước phân ly tạo thành ion đa hóa trị Fe2+,Fe3+và NH4+ Qua kết nhận định nhóm nghiên cứu trước cho thấy NF lựa chọn phù hợp để thu hồi ion đa hóa trị nhiều ưu điểm áp suất vận hành thấp, chi phí đầu tư vận hành nhỏ khả loại bỏ muối đa hóa trị lớn 90% Bên cạnh đó, kết nghiên cứu Tan Ng (2010) sử dụng hệ thống FO – NF để sản xuất nước từ nước mặn Fe 30 Sản phẩm nước thu có TDS 113,6 mg/L đáp ứng tiêu chuẩn Tổ chức Y tế Thế giới nước uống (TDS < 500 mg/L) [33] Vì vậy, nhóm nghiên cứu kỳ vọng với việc sử dụng NF để thu hồi dung dịch lôi muối sắt sau trình xử lý qua hệ thống FO đạt tỉ lệ loại bỏ muối lớn 90% ứng dụng hệ thống FO - NF để sản xuất nước sinh hoạt nước biển 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Vũ Thế Hải, Đặng Thị Hà Giang (2016),“Thực trạng hạn hán, xâm nhập mặn vùng ven biển đồng sông Hồng kiến nghị giải pháp khắc phục”, Viện Nước, Tưới tiêu Môi trường Đào Minh Hương (2011),Báo cáo tổng hợp đề tài cấp Bộ: Một số vấn đề môi trường phát triển người Việt Nam 2011-2020, Hà Nội Tổng cục Thủy lợi (2016), “Tình hình xâm nhập mặn năm 2015-2016 vùng Đồng sông Cửu Long, hạn hán Miền Trung, Tây Nguyên đề xuất giải pháp khắc phục” Viện khoa học thủy lợi Việt Nam (2016),“Dự báo xâm nhập mặn cửa sông, vùng ven biển, đồng sông Cửu Long đề xuất giải pháp chống hạn” Tiếng Anh Achilli, A., Cath, T.Y., Childress, A.E (2010),“Selection of inorganic-based draw solutions for forward osmosis applications”, Journal of Membrane Sciences, 364, pp 233–241 Achilli, A., Cath, T.Y., Marchand, E.A., Childress, A.E (2009),“The forward osmosis membrane bioreactor: a low fouling alternative to MBR processes”,Desalination, 239, pp 10–21 Alberto Tiraferri, William A Phillip, Jessica D Schiffman, Menachem Elimelech (2010), “High Performance Thim-Film Composite Forward Osmosis Membrane”, Environmental Science and Technology Alnaizy, R., Aidan, A., Qasim, M (2013),“Copper sulfate as draw solute in forward osmosis desalination”,Journal of Environmental and Chemical Engineering, 1, pp 424–430 Ayuko Kitajou, Takuya Suzuki, Syouhei Nishihama and Kazuharu Yoshizuka (2004), “Selective recovery of lithium from seawater using a novel MnO2 type adsorbent II – enhancement of lithium ion selectivity of the adsorbent”, Ars Separatoria Acta, 2, pp 97-106 10 Chekli, L., Phuntsho, S., Shon, H K., Vigneswaran, S., Kandasamy, J., and Chanan, A (2012), "A review of draw solutes in forward osmosis process and their use in modern applications",Desalination and Water Treatment, 43(1-3), pp 167-184 57 11 Dhruv Mehta, Lovleen Gupta, Rijul Dhingra (2014), “Forward Osmosis in India: Status and Comparison withOther Desalination Technologies”, International Scholarly Research Notices, 2014 12 Dieling Zhao, Peng Wang, Qipeng Zhao, Ningping Chen, Xianmao Lu (2014), “Thermo responsive copolymer-based draw solution for seawater desalination in a combined process of forward osmosis and membrane distillation”, Desalination, 384, pp 26 – 32 13 Enling Tian , Chengbo Hu, Yan Qin, Yiwei Ren, Xingzu Wang, Xiao Wang, Ping Xiao, Xin Yang(2015),“A study of poly (sodium 4-styrenesulfonate) as draw solute in forward osmosis”,Desalination, 360,pp 130–137 14 Garcia-Castello, E.M., McCutcheon, J.R., Elimelech, M.(2009),“Performance evaluation of sucrose concentration using forward osmosis”,J Membr Sci., 338, pp 61–66 15 Ge, Q., Fu, F., Chung, T.-S (2014),“Ferric and cobaltous hydroacid complexes for forward osmosis (FO) processes”,Water Resources, 58, pp 230–238 16 Ge, Q., Ling, M., and Chung, T.-S (2013), "Draw Solutions for Forward Osmosis Processes: Developments, Challenges, and Prospects for the Future",Journal of Membrane Science, 447, pp 1-11 17 How Y Ng , Wanling Tang , and Wei S Wong (2006),“Performance of Forward (Direct) Osmosis Process:  Membrane Structure and Transport Phenomenon”,Environmental Sciences and Technology, 40 (7), pp 2408– 2413 18 Huayong Lou, Qin Wang, Tian C.Zang, Tao Tao and et (2014), “A review on the recovery methods of draw solutes in forward osmosis”, Journal of Water Process Engineering, 4, pp 212 – 223 19 J Ren, J.R McCutcheon(2014), “A new commercial thin film composite membrane for forward osmosis”, Desalination, 343,pp 187–193 20 Laura Chekli, Sherub Phuntsho, Jung Eun Kim, Jihye Kim, Joon Young Choi, June-Seok Choi, Suhan Kim, Joon Ha Kim, Seungkwan Hong, Jinsik Sohn, H.K Shon (2015), “A comprehensive review of hybrid forward osmosis systems: Performance, applications and future prospects”, Jounal of Membrane Science, 497, pp.430-449 21 McCutcheon, J.R., McGinnis, R.L., Elimelech, M.(2006),“Desalination by ammonia-carbon dioxide forward osmosis: influence of draw and feed solution concentrations on process performance”,Journal of Membrane Sciences, 278, pp 114–123 58 22 Nguyen Thi Hau, Chen S., N.C Nguyen, K.Z Huang, H.H Ngo, W Guo(2014), “Exploration of EDTA sodium salt as novel draw solution in forward osmosis process for dewatering of high nutrient sludge”, Journal of Membrane Sciences, 455, pp 305–311 23 Nguyen Quang Trung, Le Van Nhan, Pham Thi Phuong Thao, Le Truong Giang (2016), “Novel draw solutes of iron complexs easier recovery for foward osmosis process”, Journal of Water Reuse and Desalation (Bài báo chấp nhận đăng đăng năm 2017) 24 Nguyen Thi Hau, Nguyen Cong Nguyen, Shiao-Shing Chen, Huu Hao Ngo,Wenshan Guo, Chi-Wang Li(2015),“A new class of draw solutions for minimizing reverse salt flux to improve forward osmosis desalination”,Science of the Total Environment, 538, pp 129–136 25 Peter G Nicoll (2013), “Forward Osmosis – A brief introduction”, The International Desalination Association World Congress on Desalination and Water Reuse, Tianjin, China 26 Q.C Ge, J.C Su, G.L Amy, T.S Chung(2012), “Exploration of polyelectrolytes as draw solutes in forward osmosis processes”, Water Resources, 46, pp 1318–1326 27 Q.C Ge, M.M Ling, T.S Chung(2013), “Draw solutions for forward osmosis processes: developments, challenges, and prospects for the future”,Journal of Membrane Sciences, 442,pp 225–237 28 Q Ge, T.S Chung(2013), “Hydroacid complexes: a new class of draw solutes to promote forward osmosis (FO) processes”, Chem Commun., 49,pp 8471–8473 29 Qian Yang, Kai Yu Wang, Tai-Shung Chung (2009), “A novel dual-layer forward osmosis membrane for protein enrichment and concentration”, Seperation and Purification Technology, 69, pp 269-274 30 Sherub Phuntsho, Soleyman Sahebi, Tahir Majeed, Fezeh Lotfi, Jung Eun Kim, Ho Kyong Shon(2013),“Assessing the major factors affecting the performances of forward osmosis and its implications on the desalination process”,Chemical Engineering Journal, 231, pp 484–496 31 Stone, M.L., Rae, C., Stewart, F.F.,Wilson, A.D (2013),“Switchable polarity solvents as draw solutes for forward osmosis”,Desalination,312, pp 124– 129 32 Takehiko Tsuruta (2005), “Removal and Recovery of Lithium Using Various Microorganisms”, Journal of Bioscience and Bioengineering, 5, pp 562566 59 33 Tan C.H., H.Y Ng (2010), “A novel hybrid forward osmosis - nanofiltration (FO – NF) process for seawater desalination: draw solution selection and system configuration”, Journal of Desalination and Water Treatment, 13, pp 356 – 361 34 Tian, E., Hu, C., Qin, Y., Ren, Y., Wang, X., Wang, X., et al (2015),“A study of poly (sodium 4-styrenesulfonate) as draw solute in forward osmosis”,Desalination, 360, pp 130–137 35 Yen, S.K., Mehnas Haja, N.F., Su, M., Wang, K.Y., Chung, T.-S (2010),“Study of draw solutes using 2-methylimidazole-based compounds in forward osmosis”,Journal of Membrane Sciences,364, pp 242–252 36 Yuntao Zhao, Yiwei Ren, Xingzu Wang, Ping Xiao, Enling Tian, Xiao Wang, Jing Li (2016), “An initial study of EDTA complex based draw solutes in forward osmosis process”,Desalination, 378,pp 28–36 37 Zhao, S., Zou, L., Mulcahy, D (2012),“Brackish water desalination by a hybrid forward osmosis– nanofiltration system using divalent drawsolute”,Desalination, 284, pp 175–181 60 ... biển Xuất phát từ thực tiễn trên, xin chọn đề tài ? ?Đánh giá số yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống lọc nước biển sử dụng màng lọc thẩm thấu chuyển tiếp (FO)? ?? 2 Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá số yếu tố. .. [11] Hệ thống lọc nƣớc sử dụng màng thẩm thấu chuyển tiếp (FO) 1.4.1 Cơ sở khoa học tượng thẩm thấu chuyển tiếp Thẩm thấu chuyển tiếp (forward osmosis – FO) trình thẩm thấu, tương tự thẩm thấu. .. sát ảnh hưởng nồng độ muối đến số thông số vận hành hệ thống lọc FO (3) Khảo sát ảnh hưởng chất lôi đến hiệu thu hồi nước qua màng NF (4) Đánh giá hiệu thu nước (nước sạch) từ nước biển hệ FO