Tính sẵn có, phổ biến của chất lôi cuốn là rất quan trọng đối với công nghệ FO. Một dung dịch lôi cuốn thích hợp không chỉ thúc đẩy hiệu quả của quá trình FO mà còn tiết kiệm chi phí cho các bước tiếp theo là tái tạo và bổ sung thêm chất lôi cuốn. Bên cạnh độ độc thấp và chi phí thấp, một chất lôi cuốn lý tưởng cần đáp ứng một số yêu cầu sau:
Một là, chất lôi cuốn có khả năng tạo ra áp suất thẩm thấu cao. Sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa dung dịch lôi cuốn và nước đầu vào tạo ra động lực cho
21
quá trình thẩm thấu. Áp suất thẩm thấu của dung dịch lôi cuốn phải lớn hơn áp suất thẩm thấu của nước đầu vào để đảm bảo tạo ra dòng nước thấm qua màng. Theo công thức Morse, biến đổi từ công thức Van‟t Hoff (công thức (1)), xem xét đối với dung dịch ion hòa tan, áp suất thẩm thấu của dung dịch, π, có thể biểu diễn như sau:
π = iCRT = i(𝑛
𝑉)RT (2)
Trong đó: n là số mol chất tan (mol), V là thể tích dung dịch (L). Vì vậy, để đạt được áp suất thẩm thấu cao, yêu cầu cần có là khả năng tan tốt của chất tan trong nước, điều này sẽ giúp đạt được giá trị n hoặc C(mol/L) lớn. Ngoài ra, một
hợp chất ion có khả năng phân ly hoàn toàn để tạo các ion thành phần được ưu tiên, vì tạo ra i lớn. Điều này chỉ ra rằng các chất tan đa hóa trị là các chất phù hợp. Vì vậy, các chất có khả năng tan tốt trong nước và khả năng phân ly cao sẽ là các chất lôi cuốn tiềm năng[27].
Hai là, thông lượng thấm ngược của chất lôi cuốn phải nhỏ. Khi màng FO không phải là một màng bán thấm lý tưởng, chất lôi cuốn có thể khuyếch tán từ dung dịch lôi cuốn sang nước đầu vào. Dòng thấm ngược chất tan xảy ra do có sự chênh lệch lớn giữa nồng độ dung dịch lôi cuốn và nồng độ nước đầu vào. Thông lượng chất tan thấm ngược (g/m2h hay GMH) được xác định theo công thức:
Js = 𝐶𝑡.𝑉𝑡−𝐶𝑜.𝑉0 𝐴𝑚.∆𝑡
Trong đó: Co và Ct (mol/L) là nồng độ ban đầu và nồng độ của dung dịch
đầu vào lần lượt được xác định ở thời điểm ban đầu vàsau khoảng thời gian ∆t (h)
thực hiện thí nghiệm. Tương ứng, Vo và Vt (L) là thể tích ban đầu và thể tích của
dung dịch đầu vào lần lượt được xác định, tương ứng với nồng độ Co và Ct.Amlà
diện tích màng (m2). Nồng độ chất tan trong nước đầu vào có thể tính toán thông qua giá trị độ dẫn điện khi nước đầu vào là nước deion. Ngoài ra, cũng có thể tính toán nồng độ chất tan qua giá trị tổng cacbon hữu cơ[27].
Sự có mặt của dòng thấm ngược chất tan ảnh hưởng xấu đến hiệu quả của quá trình FO. Nó không chỉ làm giảm động lực của quá trình và nhiễm bẩn nước đầu vào mà còn làm gia tăng chi phí bổ sung chất lôi cuốn. Vì vậy, thông lượng thấm ngược chất tan nhỏ là yếu tố quan trọng của quá trình FO[20].
22
Ba là, yêu cầu khả năng dễ hoàn nguyên của dung dịch lôi cuốn sau quá trình FO. Thông thường, FO được gắn với một quá trình khác để sản xuất nước sạch. Ví dụ, đối với hệ thống khử muối nước biển bằng FO cần ít nhất hai giai đoạn: (1) tách nước từ nước biển bằng dung dịch lôi cuốn, (2) tách nước thành phẩm khỏi dung dịch lôi cuốn đã bị hòa loãng bằng công nghệ RO, NF, UF, MD hoặc các công nghệ sử dụng nhiệt khác. Những quá trình này đều tiêu thụ năng lượng như là áp suất nước hoặc nhiệt để cô đặc dung dịch lôi cuốn đã hòa loãng. Vì vậy, khả năng hoàn nguyên đơn giản của dung dịch lôi cuốn là mục tiêu lớn để đạt được mức tiêu thụ năng lượng và chi phí vận hành thấp[5,27].
Cuối cùng là, chất lôi cuốn tiềm năng là có khối lượng phân tử nhỏ và độ nhớt của dung dịch thấp. Sự phân cực nồng độ bên trong một phần là do hệ số khuyếch tán thấp của chất tan. Hệ số khuyếch tán của chất tan tỉ lệ nghịch với khối lượng phân tử và độ nhớt của dung dịch. Một chất lôi cuốn có khối lượng phân tử và độ nhớt lớn sẽ có hệ số khuyếch tán nhỏ, do đó sự phân cực nồng độ bên trong là đáng kể. Vì vậy, một chất có khối lượng phân tử và độ nhớt nhỏ được ưu tiên sử dụng. Các yêu cầu khác bao gồm khả năng ổn định trong nhiệt độ môi trường và tính phù hợp với màng FO[27].