Vi Sinh Loại nước E. coli (cfu/250ml) Coliform (cfu/250ml)
Nước nguồn sông Đồng Nai 0 15
Nước lọc sông Đồng Nai tại 40 ppm 0 8
Nước lọc sông Đồng Nai tại 280 ppm 0 7
Nước lọc sông Đồng Nai tại 504 ppm 0 33
Tại kết quả bảng 3.9 được đo tại nguồn nước có TDS khác nhau với số lượng vi khuẩn khá thấp. Ta thấy rằng việc tăng TDS hay tăng độ dẫn điện của nước vẫn không loại bỏ hết đi lượng vi sinh, thậm chí tại nguồn nước có TDS 504 ppm chúng lại có phần tăng lên có thể là do những lần lọc trước đó lượng vi sinh chưa được loại bỏ hết nằm lại và thốt ra khiến nước lọc có lượng vi sinh cao hơn cả nước nguồn.
Sau các kết quả đo được, chúng tơi có thể nói rằng việc ứng dụng khả năng loại bỏ vi khuẩn bằng dịng điện có trong CDI là khơng tuyệt đối. Ngoài ra, các kết quả này được đo dưới điều kiện trong khả năng cho phép của CDI như tốc độ chảy là thấp nhất (17±1 lít/h), điện thế là cao nhất (3.4 V) nhưng vẫn không thể loại bỏ được tuyệt đối vi sinh để phù hợp với tiêu chuẩn nước uống trực tiếp của Bộ Y Tế. Từ đó, chúng tơi đã kết hợp với các sản phẩm thương mại như đèn UV, lõi nano bạc và khảo sát chúng dưới điều kiện thực tế để cho ra nguồn nước đúng tiêu chuẩn một cách khách quan nhất.
3.2.2. Kết quả đo vi sinh kết hợp đèn UV và lõi nano bạc Bảng 3.10. Kết quả đo vi sinh ngày 22/6/2020.
Vi Sinh Loại nước E. coli (cfu/250ml) Coliform (cfu/250ml)
Nước nguồn sông Đồng Nai 270 18000
Nước lọc sông Đồng Nai qua đèn UV 0 0
51 Kết quả đo vi sinh ở bảng 3.10 được tiến hành nghiên cứu bằng cách cho nước nguồn sau khi lọc thô các cặn bẩn qua thẳng đèn UV và lõi nano bạc với hiệu quả của hai phương pháp đã được dẫn chứng trước đó, ta đã thu được kết quả như mong đợi, tất cả vi sinh đã được loại bỏ trên tiêu chuẩn của bộ Y Tế về nước uống trực tiếp. Từ đó, mở ra khả năng có thể kết hợp chúng vào hệ lọc nước CDI.
Bảng 3.11. Kết quả đo vi sinh ngày 14/7/2020.
Vi Sinh Loại nước E. coli (cfu/250ml) Coliform (cfu/250ml)
Nước nguồn sông Đồng Nai 3 550
Nước lọc sông Đồng Nai qua đèn UV 0 0
Nước lọc sông Đông Nai qua lõi nano bạc 0 0
Bảng 3.12. Kết quả đo vi sinh ngày 29/7/2020.
Vi Sinh Loại nước E. coli (cfu/250ml) Coliform (cfu/250ml)
Nước nguồn sông Đồng Nai 3 550
Nước lọc sông Đồng Nai qua đèn UV sau 2 tuần
0 0
Nước lọc sông Đồng Nai qua lõi nano bạc sau 2 tuần
0 0
Từ kết quả ở bảng 3.9 chúng tôi đã tiến hành kết hợp với hệ CDI để đánh giá toàn bộ. Như bảng 3.11 một lần nữa kết quả vẫn không đổi ta đã thu được nguồn nước lọc sạch vi sinh. Và để nâng cao tính xác thực của kết quả chúng tơi đã lấy nguồn nước lọc để trong điều kiện trữ nước uống trong hộ gia đình sau 2 tuần để đánh giá khả năng tái khuẩn hay thiếu sót trong q trình lọc. Kết quả thu được ở bảng 3.12 cả hai tiêu chuẩn E. coli và coliform đều cho ra kết quả bằng không. Như vậy, việc kết hợp đèn UV và lõi nano bạc vào CDI là phù hợp. Đảm bảo các yếu tố nguy cơ về sự sinh trưởng và tái sinh vi khuẩn.
52
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Với các kết quả đạt được trong q trình khảo sát thì cơng nghệ lọc siêu hấp thụ CDI là một cơng nghệ mới và có tiềm năng rất lớn trong khả năng lọc nước. Cơng nghệ này sẽ có thể thay thế cho phương pháp thường được sử dụng hiện nay như RO bởi vì những ưu điểm sau:
- Với cơng nghệ này có thể loại bỏ các ion kim loại nặng thường tồn tại trong nước ngầm như asen, đồng, chì, kẽm, sắt… Theo nguyên tắc các ion có điện tích cao sẽ được ưu tiên hấp thụ trước rồi mới đến các ion có điện tích thấp như Na+
hay Cl-. Tuy vậy, chúng hồn tồn khơng hấp thụ hết mà sẽ giữ lại các ion khoáng tự nhiên cần thiết cho cơ thể mà không cần các lõi bổ sung khống như cơng nghệ RO.
- Tỷ lệ thu hồi lớn lên đến 76% tại các TDS 323 ppm giúp tiết kiệm nước và chi phí sinh hoạt cho các hộ gia đình. Từ đây, với các nguồn nước như nước máy TDS chỉ tầm khoảng 50-70 ppm cho phép ta điều chỉnh hệ xả sao cho tỷ lệ thu hồi có thể lên đến 80-90% mà độ tinh khiết của nước lọc chỉ nằm ở mức 10-15 ppm.
- Khả năng lọc nguồn nước lên đến TDS 2000 ppm kết hợp với tính ưu việt của một siêu tụ điện chúng có thể hoạt động hàng chục nghìn chu kỳ lọc xả mà khơng cần thay thế các lõi lọc thường xuyên (Khoảng 5 hay 6 tháng) như đối với công nghệ RO. Từ đó, có thể thấy rõ thời hạn sử dụng của của hệ CDI rất lâu (khoảng 5-6 năm) mà khơng cần thay lõi lọc.
Ngồi ra, dựa vào các khảo sát về khả năng diệt vi sinh trên CDI chúng tôi tin chắc rằng việc này sẽ nâng cao thời hạn sử dụng của lõi nano bạc vì trước khi vào bên trong lõi nano bạc hay đèn UV chúng đã mất đi khoảng 50-60% lượng vi khuẩn.
Từ những cơ sở trên, chúng tôi đã và đang thực hiện các nghiên cứu cải tiến sản phẩm để nâng cao việc xử lý nước có nồng độ muối cao hơn cũng như đảm bảo các điều kiện về vi sinh vật để cho ra một nguồn nước sạch an toàn cho sức khỏe người dùng.
Thiếu sót và hạn chế
Bên cạnh việc khảo sát trên sản phẩm CDI thương mại thì trong khn khổ luận án vẫn cịn thiếu sót một số vấn đề do yếu tố về bản quyền sở hữu trí tuệ nên khơng có sự nghiên cứu sâu sắc về vật liệu hay cấu trúc của hệ CDI dùng trong thí nghiệm. Ngồi ra, điều kiện đo đạc của chúng tơi khơng nằm ở khn khổ phịng thí nghiệm vì bên cạnh
53 việc cho ra sản phẩm chúng tôi muốn việc khảo sát này một cách thực tế nhất để có cái nhìn khách quan hơn cho người dân và lợi ích của cơng ty sở hữu.
54
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1] Đặng Mậu Chiến (2018), “Vật liệu nano: phương pháp chế tạo, đánh giá và ứng dụng”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, Trang 154-155.
[2] Phạm Văn Hoàn, Trần Thị Thanh Khương (2016), “Công ngệ khử mặn hiệu quả cấp nước sinh hoạt cho các cụm dân cư nông thôn Đồng bằng sông Cửu Long”, Tạp chí Khoa
học Trường Đại học Cần Thơ, Trang 33-42.
[3] Nguyễn Đức Núi (2014), “Nghiên cứu xâm nhập mặn nước ngầm khu vực ven biển tỉnh Hà Tĩnh và đề xuất các giải pháp bảo vệ sử dụng hợp lý”, Trường đại học khoa học
tự nhiên.
[4] TS. Đỗ Hữu Quyết, Nguyễn Thanh Tuấn (2019), “Xu hướng ứng dụng công nghệ
lọc nước siêu hấp thu (CDI) xử lý nước đa ô nhiễm, nhiễm mặn cho nước uống, sinh hoạt và sản xuất” Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ.
Tiếng Anh
[5] Adinaveen, T., Vijaya, J. J., & Kennedy, L. J. (2016). “Comparative study of electrical conductivity on activated carbons prepared from various cellulose materials”. Arabian Journal for Science and Engineering”, 41(1), 55-65.
[6] C.J. Gabelich, T. Tran, I.H. “Suffet, Electrosorption of inorganic salts from aqueous
solution using carbon aerogels”, Environ. Sci. Technol. 36 (2002) 3010–3019.
[7] Hou, C. H., & Huang, C. Y. (2013). “A comparative study of electrosorption
selectivity of ions by activated carbon electrodes in capacitive
deionization”. Desalination, 314, 124-129.
[8] Hu, C. C., Wang, C. C., Wu, F. C., & Tseng, R. L. (2007). “Characterization of pistachio shell-derived carbons activated by a combination of KOH and CO2 for electric double-layer capacitors”. Electrochimicaacta, 52(7), 2498-2505.
[9] Huang, Z. H., Wang, M., Wang, L., & Kang, F. (2012). “Relation between the charge
efficiency of activated carbon fiber and its desalination
performance”. Langmuir, 28(11), 5079-5084.
[10] Inagaki, M., Konno, H., & Tanaike, O. (2010). “Carbon materials for
55 [11] Kang, J., Kim, T., Jo, K., & Yoon, J. (2014). “Comparison of salt adsorption capacity and energy consumption between constant current and constant voltage operation in capacitive deionization”. Desalination, 352, 52-57.
[12] Leon, C. L. Y., & Radovic, L. R. (1994). Interfacial chemistry and electrochemistry of carbon surfaces. “CHEMISTRY AND PHYSICS OF CARBON”, VOL 24, 24, 213- 310.
[13] Li, M., Chen, Y., Huang, Z. H., & Kang, F. (2014). “Asymmetric electrodes constructed with PAN-based activated carbon fiber in capacitive deionization”. Journal of Nanomaterials, 2014.
[14] Marchand, A.; Figueiredo, J.L.; Moulijn, J.A.: “Carbon and Coal Gasification. Martinus Nijhoff”, Dordrecht (1986).
[15] Mitui, N., Tomita, T., & Oda, H. (2000). “Removal of Electrolytes from Dilute Aqueous Solutions Using Activated Carbon Electrodes”. Tanso, 2000(194), 243-247. [16] Mossad, M., & Zou, L. (2012). “A study of the capacitive deionisation performance under various operational conditions”. Journal of hazardous materials, 213, 491-497. [17] Oda, H., & Nakagawa, Y. (2003). “Removal of ionic substances from dilute solution using activated carbon electrodes”. Carbon, 41(5), 1037-1047.
[18] Oda, H., Tada, T., & Nakagawa, Y. (2001). “Removal Properties of Ionic Substances by Electric Double-layer Adsorption using Activated Carbon Electrodes”. Tanso, 2001(198), 125-128.
[19] P. Xu, J.E. Drewes, D. Heil, G. Wang, “Treatment of brackish produced water using
carbon aerogel based capacitive deionization technology, Water Res”. 42 (2008)
2605–2617.
[20] Porada, S., Bryjak, M., Van Der Wal, A., & Biesheuvel, P. M. (2012). “Effect of
electrode thickness variation on operation of capacitive deionization”. Electrochimica Acta, 75, 148-156.
[21] Spain, I. L. (1981). Electronic Transport-Properties of Graphite, Carbons, And Related Materials. “Chemistry and physics of carbon”, 16, 119-304.
[22] Subramani, A., Badruzzaman, M., Oppenheimer, J., Jacangelo, J.G., 2011, “Energy minimization strategies and renewable energy utilization for desalination: A review”.
Water research. 45:1907-1920.
[23] T.Y. Ying, K.L. Yang, S. Yiacoumi, C. Tsouris, “Electrosorption of ions from
aqueous solutions by nanostructured carbon aerogel”, J. Colloid Interface Sci. 250
56 [24] Wright, N.C, Amos G. Winter V (2014), “Justification for community-scale - photovoltaicpowered electrodialysis desalination systems for inland rural villages in India”. Desalination 352:82-91.
[25] Ying, T. Y., Yang, K. L., Yiacoumi, S., & Tsouris, C. (2002). “Electrosorption of ions from aqueous solutions by nanostructured carbon aerogel”. Journal of colloid and
interface science, 250(1), 18-27.
[26] Zhao, R. (2013). “Theory and operation of capacitive deionization systems”. a [27] Zhao, R., Biesheuvel, P. M., Miedema, H., Bruning, H., & Van der Wal, A. (2010). “Charge efficiency: a functional tool to probe the double-layer structure inside of porous electrodes and application in the modeling of capacitive deionization”. The Journal of
Physical Chemistry Letters, 1(1), 205-210.
[28] Zou, L., Morris, G., & Qi, D. (2008). “Using activated carbon electrode in electrosorptive deionisation of brackish water”. Desalination, 225(1-3), 329-340.
WEBSITE
[29] Phương pháp xử lý nước nhiễm mặn, biến nước mặn thành nước ngọt
https://greenwater.com.vn/2-phuong-phap-xu-ly-nuoc-nhiem-man.html [30] Tổng hợp vi khuẩn và vi sinh vật trong nước thải
https://westerntechvn.com.vn/tong-hop-vi-khuan-va-vi-sinh-vat-trong-nuoc-thai.htm [31] Coliform trong nước uống
https://www.linkedin.com/pulse/coliform-trong-nuoc-uong-thuan-le.
[33] QCVN 02: 2009/BYT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt (2009), Trang 3-4.
http://www.gree-vn.com/pdf/QCVN%2002-2009- BYT%20chat%20luong%20nuoc%20sinh%20hoat.pdf
[34] Báo cáo tổng hợp tình hình hạn hán và xâm nhập mặn khu vực miền Nam. http://phongchongthientai.mard.gov.vn/Pages/bao-cao-tong-hop-tinh-hinh-han-han- xam-nhap-man-khu-vuc-mien-nam-2019--2020.aspx
[35] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN61871-1:2009.
https://vanbanphapluat.co/tcvn-6187-1-2009-chat-luong-nuoc-phat-hien-va-dem- escherichia-coli