1.5.1. Cơ sở khoa học lựa chọn các dung dịch lôi cuốn trong nghiên cứu
Mặc dù có rất nhiều nghiên cứu về các loại chất lôi cuốn khác nhau cho quá trình FO, tuy nhiên chưa có nghiên cứu nào sử dụng amoni sắt II sunphat, amoni sắt III sunphat và amoni sắt II citrat với vai trò là chất lôi cuốn.
Amoni sắt II sunphat hay còn gọi là muối Mohr, là muối kép của amoni sunphat và sắt sunphat, cú cụng thức là (NH4)2Fe(SO4)2ã6H2O; là những tinh thể đơn tà, trong suốt, màu xanh lục; tan tốt trong nước, tạo ra phức sắt [Fe(H2O)6]2+.
Amoni sắt III sunphat hay còn gọi là phèn sắt, có công thức NH4Fe(SO4)2ã12 H2O; là những tinh thể cú màu tớm nhạt, tan tốt trong nước.
Amoni sắt III citrat có công thức là C6H8O7.xFe3+.yNH3, có màu vàng nâu, tan vô hạn trong nước; được sử dụng như một chất phụ gia thực phẩm.
Một số đặc tính hóa lý của ba muối sắt được trình bày trong bảng 3.
Bảng 3.Đặc tính của các phức chất sử dụng trong hệ thống lọc FO Phức chất Amoni sắt (II) sunphat
(A2S) Amoni sắt (III) sunphat
(A3S) Amoni sắt (III) citrat (A3C)
CTPT (NH4)2Fe(SO4)2ã6H2O NH4Fe(SO4)2ã12 H2O (NH4)5Fe(C6H4O7)2
CTHH (NH4)2Fe(SO4)2ã6H2O FeNH4(SO4)2 C6H8O7.xFe3+.yNH3
Khối
lượng mol 392,14 g 482,19 g 262,97g
30
Cation Fe2+ và NH4+ Fe3+và NH4+ Fe3+và NH4+
Độ hòa tan trong
nước
269 g/L (hexahydrat)
(20°C) 482,2 g/L(20°C) Tan rất tốt trong nước Khối
lượng
riêng 1,86 g/cm3 1,71 g/cm3 -
Với những đặc tính hóa lý trên, cả ba muối sắt này có thể xem xét để sử dụng là lôi cuốn.
Theo Qingchun Ge (2013), so với các muối hữu cơ, các muối vô cơ có xu hướng tạo thông lượng nước lớn hơn. Điều này có thể là do kích thước phân tử lớn của các muối hữu cơ tạo ra hệ số khuyếch tán thấp và sẽ có ảnh hưởng lớn hơn đối sự phân cực nồng độ bên trong, dẫn đến ảnh hưởng xấu đến hiệu quả của quá trình FO[16].
Cả ba muối vô cơ đang được xem xét đều có khả năng tan tốt trong nước và là các chất đa hóa trị. Như nhận định ở trên, các chất đa hóa trị và có khả năng phân ly hoàn toàn trong nước sẽ có hệ số khuyếch tán i lớn, có khả năng tạo ra áp suất thẩm thấu lớn và do đó thông lượng dòng lớn.
Từ những cơ sở lý thuyết đó, cả ba muối sắt trên được nhóm nghiên cứu kỳ vọng sẽ là các chất lôi cuốn phù hợp cho quá trình FO. Tuy nhiên, cần các thí nghiệm thực tế để xác định các giá trị như thông lượng nước, thông lượng chất tan thấm ngược, ... giúp đưa ra đánh giá chính xác nhất về khả năng sử dụng các muối sắt này là chất lôi cuốn cho hệ thống FO.
1.5.2. Cơ sở khoa học lựa chọn phương pháp thu hồi bằng màng NF
Với cả ba chất lôi cuốn là amoni sắt II sunphat, amoni sắt III sunphat và amoni sắt III citrat đều có khả năng tan tốt trong nước và phân ly tạo thành các ion đa hóa trị là Fe2+,Fe3+và NH4+. Qua các kết quả và nhận định của các nhóm nghiên cứu trước đây cho thấy rằng NF là sự lựa chọn phù hợp để thu hồi các ion đa hóa trị nhiều ưu điểm như áp suất vận hành thấp, chi phí đầu tư và vận hành nhỏ và khả năng loại bỏ muối đa hóa trị lớn hơn 90%. Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu của Tan và Ng (2010) đã sử dụng hệ thống FO – NF để sản xuất nước ngọt từ nước mặn.
31
Sản phẩm nước thu được có TDS là 113,6 mg/L và đáp ứng tiêu chuẩn của Tổ chức Y tế Thế giới về 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 cuốn là các muối sắt trên sau quá trình xử lý qua hệ thống FO sẽ đạt tỉ lệ loại bỏ muối lớn hơn 90% và ứng dụng hệ thống FO - NF để sản xuất nước sinh hoạt nước biển.
32