Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU MƠ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC BIỂN
THÀNH NƯỚC NGỌT CHO NGƯ DÂN BẰNG CÔNG NGHỆ CHƯNG
CẤT MÀNG MD (MEMBRANE DISTILLATION)
Lê Kiều Phượng - 1513214
Ngô Thị Thu Thảo - 1510534
Đinh Ngọc Huyền - 1513191
Trương Minh Quốc - 1513217
Nguyễn Minh Vũ - 1510550
Nguyễn Thị Lài - 1513195
Nguyễn Văn Tuấn - 1510547

Lớp MTK39, Khoa Môi trường và Tài nguyên
1.

MỞ ĐẦU

1.1.

Tính cấp thiết của đề tài

Nước ngọt là một nguồn tài nguyên vô cùng quý giá đối với đời sống con người. Trước
thực trạng nguồn nước ngọt ngày càng khan hiếm thì việc tạo ra một nguồn nước sạch sử dụng
cho nhu cầu sinh hoạt được xem là một nhiệm vụ cấp bách. Vì vậy, việc ứng những công nghệ
mới, để xử lý nước biển thành nước ngọt đang là xu hướng rất đáng được quan tâm, nhằm cung
cấp nước sạch cho người dân, đặc biệt là những ngư dân đi biển.
Việt Nam – đất nước giáp biển với gần như tồn bộ chiều dài, chính thiên nhiên đã ban
tặng cho chúng ta một nguồn thủy hải sản phong phú, một vùng biển rộng lớn với nguồn nước
biển dồi dào. Cũng chính vì thế, cơng cuộc mưu sinh của phần lớn người dân gắn liền với biển,
hàng tháng lênh đênh trên biển để đánh bắt xa bờ, ni sống bản thân và gia đình. Tuy vậy,

việc ăn uống sinh hoạt trên biển mang lại cho ngư dân khơng ít bất lợi và vấn đề thiếu nước
ngọt sử dụng là một trong những vấn đề nan giải cho họ trong khi nguồn nước biển thì sẵn có
nhưng khơng sử dụng được vì độ mặn quá cao (>3,4%).

Hình 1. Sơ đồ mơ tả quy trình lọc nước biển thành nước ngọt bằng công nghệ MD
95


Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018

Do đó, ứng dụng cơng nghệ màng chưng cất MD xử lý nước biển thành nước ngọt là rất
cần thiết để giúp ngư dân đi biển. Ưu điểm vượt trội của công nghệ màng MD là không cần
phải dùng áp lực cao để đưa nước qua màng hay không cần phải sử dụng các dung môi hỗ trợ.
Mặt khác, cơng nghệ màng MD cịn hồn tồn mới ở Việt Nam, chưa có một cơng trình
nghiên cứu nào được thực hiện về công nghệ này.
1.2.

Mục tiêu của đề tài nghiên cứu
•
Tìm thơng số vận hành tối ưu cho màng MD như: nhiệt độ, lưu lượng, kích thước
lỗ màng.
•
Chạy mơ hình flat sheet để xác định hiệu quả xử lý nước biển thành nước ngọt
của màng MD.

1.3.

Nội dung nghiên cứu
•


Khảo sát điều tra số liệu.

•

Thiết kế và chạy mơ hình phẳng với mẫu nước biển giả lập.

•
Ghi nhận số liệu tính tốn, hiệu suất quan sát, tìm ra những yếu điểm mơ hình và
tìm hướng khắc phục.
•

Lấy mẫu thực địa.

•

Thử nghiệm mơ phẳng với mẫu nước thực địa.

•

Phân tích chất lượng mẫu nước đầu ra tại phịng thí nghiệm.

•
Hồn chỉnh lại mơ hình lọc nước MD có khả năng xử lý nước biển thành nước
ngọt.
1.4.

Phương pháp nghiên cứu
•
Phương pháp thu thập số liệu: tình hình sử dụng nước của ngư dân đi biển (chất
lượng nước, chi phí, số lượng, nguồn nước sử dụng…), số liệu từ Sở Nông Nghiệp và

phát triển nông thôn, Sở Tài Nguyên và Môi Trường tỉnh Ninh Thuận
•

Phương pháp lấy mẫu: theo QCVN 10: 2008/BTNMT

•

Thực nghiệm, điều tra, phỏng vấn, phân tích, đánh giá

•

Phân tích chất lượng nước:
➢ TSS: TCVN 6625:2000/SMEWW 2540D:2012
➢ Clorua: TCVN 6194:1996
96


Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018

➢ EC: SMEWW 2510B:2012
➢ PH, TDS: Sử dụng máy đo trực tiếp
➢ Sunfat: TCVN 6494-1:2012
➢ COD (KMn04)
➢ Coliform
➢ Độ đục
•
Đánh giá chất lượng nước: theo QCVN 01: 2009/BYT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc
gia về chất lượng nước sinh hoạt

1.5.


1.6.

•

Phương pháp xử lý số liệu

•

Phương pháp thực địa, đi khảo sát

•

Phương pháp thống kê

Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
•

Đối tượng: Mẫu nước biển ở Ninh Thuận; Màng MD

•

Phạm vi: Vùng biển Ninh Thuận

Ý nghĩa thực tiễn
•
Kết quả của đề tài là tạo nên mơ hình dạng phẳng sử dụng màng MD lọc thành
cơng nước biển thành nước ngọt.
•
Đề tài này tiên phong cho việc ứng dụng công nghệ màng lọc MD một cách hiệu

quả nhất trong việc xử lý nước biển thành nước ngọt cho ngư dân đi biển mà chưa có
một cơng trình nghiên cứu nào trên thế giới tiếp cận đến nó một cách cụ thể.

•

Nghiên cứu, xây dựng được cơng nghệ màng lọc MD có thể xử lý nước biển
thành nước ngọt sao cho việc ứng dụng cơng nghệ màng lọc có thể tạo ra máy lọc nước
biển với chi phí thấp, hiệu quả xử lý cao, dễ sử dụng, để giúp đỡ tình trạng thiếu nước
sạch sinh hoạt của ngư dân đi biển ở nước ta nói riêng và trên thế giới nói chung.
2.

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

2.1.

Hiện trạng thiếu nước ngọt trên tàu đi biển

Tình trạng thiếu nước ngọt để phục vụ cho sinh hoạt mỗi khi ra khơi của những tàu đánh
cá luôn là nỗi trăn trở của các thuyền viên. Hiện nay có hai hình thức cung cấp nước ngọt cho
ngư dân đi biển: i) Ngư dân mang nước theo từ đất đất liền và mỗi chuyến ra khơi, ngồi chi
phí về xăng dầu, nước đá, lương thực, thực phẩm, các tàu cá cịn phải tốn một khoản chi phí và
97


Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018

diện tích lớn trên tàu cho việc mua và dự trữ nước ngọt và ii) Ngư dân sử dụng nước ngọt được
cung cấp từ máy lọc nước RO nhưng chi phí cho việc lắp đặt một máy là rất cao, nó dao động
từ 70-100 triệu đồng, con số này vượt quá khả năng kinh kế cho phép của ngư dân. Ngồi ra
máy lọc nước RO cịn chứa nhiều điểm bất cập khác, ảnh hưởng đến việc cung cấp nguồn nước

ngọt phục vụ cho nhu cầu đi biển, đánh bắt cá của ngư dân.
2.2. Ưu và nhược điểm của các phương pháp đã được áp dụng trong xử lý nước biển
thành nước ngọt
Bảng 1. Các công nghệ xử lý nước biển thành nước ngọt đã được áp dụng
Ưu điểm

Nhược điểm

Chưng cất

Vận hành đơn giản
Chất lượng nước cao

Tiêu tốn một lượng nhiệt lớn.
Xây dựng hệ thống tốn nhiều chi phí và các bộ phận
dùng để trao đổi nhiệt dễ bị dính cặn nên trong q
trình vận hành sẽ tốn nhiều chi phí cho q trình bảo
dưỡng.
Diện tích xây dựng lớn.

Trao đổi ion

Nguyên lý hoạt động đơn giản.
Khi cho nước biển đi qua, các ion Na+, Cl- sẽ bị
trao đổi và bị giữ lại ở hạt nhựa, như vậy nước
đầu ra sẽ giảm nồng độ muối.

Công nghệ

Phương pháp

thẩm thấu
ngược RO

Phương pháp
điện thẩm tích
(Electrodialysis
-ED)

Chi phí mua nhựa trao đổi cao.
Hiệu quả loại bỏ chất hữu cơ chưa cao.
Trong quá trình vận hành hạt nhựa sẽ bị no do đó cần
tái sinh nhựa, tốn chi phí cho q trình mua muối.

Có thể loại bỏ gần hết độ mặn của nước biển,
nước sau khi được xử lý bằng cơng nghệ RO có
thể uống trực tiếp
Có thể ứng dụng trong các ngành dược phẩm
hay cơng nghiệp

- Cần phải sử dụng bơm áp lực với công suất ΔP
>1000Psi.
- Yêu cầu nước đầu vào phải đảm bảo lượng COD <
20 mg/l
- Chi phí đầu tư, vận hành và quản lý cao, màng dễ bị
bám bẩn.

Lượng hóa chất tiêu thụ cho tiền xử lý thấp hơn
RO. ED hiệu quả khi xử lý nước có tính đóng
cặn cao ở nồng độ TDS <3.000 mg/l.
- Rất phù hợp cho các thiết bị khử muối di động

- Tuổi thọ màng (8 – 10 năm) cao hơn so với
RO (1- 2 năm

- Chi phí đầu tư cao.
- Q trình này chỉ loại bỏ các ion mang điện tích,
khơng loại bỏ được các chất ơ nhiễm khơng mang
điện tích.
- Tuổi thọ điện cực tỉ lệ nghịch với lượng TDS bị loại
bỏ.
- Định kỳ phải làm sạch màng bằng hóa chất.

Nguồn: Tài liệu tổng hợp

Trên cơ sở kế thừa, phát huy các ưu điểm đồng thời khắc phục hạn chế của các phương
pháp xử lý nước cấp nêu trên, công nghệ màng MD (Membrane Distillation) ra đời. Đây là
công nghệ mới hoạt động dựa trên sự chênh lệch nhiệt độ giữa dịng nóng và dòng lạnh.

98


Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018

2.3.

Xử lý nước biển thành nước ngọt bằng màng MD (Membrane Distillation)

2.3.1. Cấu tạo của màng MD
Kích thước lỗ màng lớn: từ vài nanomet đến vài micromet (0.1; 0.45 và 1 micromet). Độ
dày thấp từ 1.5 đến 3 micromet. Độ rỗng cao, độ cong thấp. Độ xốp và độ dày ảnh hưởng tới
thông lượng (Độ xốp cao ưa chuộng với lưu lượng cao). Vật liệu màng: polytetrafluoroethylene (PTFE), độ nóng chảy: 327◦C

2.3.2. Cơ chế hoạt động của màng MD [3]
Màng sẽ có hai pha kỵ nước nên dùng sự chênh lệch nhiệt độ giữa dịng nóng và dịng
lạnh hai bên màng từ đó nước bên dịng nóng khi được gia nhiệt sẽ ở trạng thái hơi và đi qua
màng ta thu được nước sạch. Các chất bẩn vi khuẩn…sẽ được giữ lại bên kia màng. Công nghệ
màng MD có thể sử dụng các nguồn nhiệt thải mà nhờ đó có thể tiết kiệm được năng lượng.

Hình 2. Cơng nghệ MD

2.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng
Nhiệt độ dòng vào là thơng số có ảnh hưởng lớn đối với của q trình lọc và hiệu suất
truyền nhiệt. Nhiệt độ dịng vào càng cao dẫn đến tăng lượng hơi nước tại bề mặt màng, do đó
gia tăng lượng dịng nước ra. Nhiệt độ dịng ra ảnh hưởng đến lượng thể tích thấm. Bề mặt
màng tiếp xúc bên dịng nóng ảnh hưởng đến lượng hơi nước qua màng. Lưu lượng: tùy theo
lưu lượng nước chảy qua màng mà hiệu quả thấm của màng có đạt hay khơng. Diện tích tiếp
xúc: khi diện tích tiếp xúc lớn thì hơi nước tiếp xúc lớn thì hiệu suất hoạt động của màng cao.
Kích thước lỗ màng: khi lỗ màng càng lớn thì lượng nước thấm qua màng càng nhiều và ngược
lại.

99


Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018

3.

PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH

3.1.

Sơ đồ nghiên cứu


3.2.

Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích được sử dụng trong nghiên cứu.

Các phương pháp phân tích các chỉ tiêu tại phịng thí nghiệm dựa trên: QCVN
01:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống.
Bảng 2. Bảng chỉ tiêu và phương pháp phân tích
STT

Chỉ tiêu

Tiêu chuẩn hướng dẫn

Phương pháp

Thiết bị sử dụng

1

pH

TCVN 6492:1999

Đo bằng máy đo nhanh pH

pH kế

2


TDS

SMEWW 2540 C

Bảo toàn khối lượng

Máy đo TDS

3

Độ đục

TCVN 6184: 1996

Đo trực tiếp bằng máy đo độ
đục

Đục kế

4

Mùi

TCVN 6185: 1996

-

-

5


Màu

-

Cảm quan

-

6

Clorua

TCVN 6194 -1996

Phương pháp Mohr

Buret

7

Coliform-Ecoli

TCVN 6187-1,2: 1996

Phương pháp MPN, đếm số
khuẩn lạc

Ống nghiệm, đĩa cấy, kính hiển vi, tủ
ấm, đèn cồn


8

Sunfat

TCVN 6200: 1996

Phương pháp trọng lượng sử
dụng bari clorua

Buchner, phễu lọc thủy tinh xốp, cân
phân tích

9

COD

TCVN 4565-88

Phương pháp dùng
Kalipemanganat
100


Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018

3.3.

Phương pháp thu thập mẫu


Dựa vào các thông số quan trắc thu thập từ các cơ quan chức năng như: Kết quả quan
trắc các thông số nước dưới đất ở tỉnh Ninh Thuận quý IV/2016. Dựa vào số liệu quan trắc xác
định vùng có thơng số vượt chuẩn cần xử lý, dựa vào bản đồ hành chính tỉnh Ninh Thuận xác
định vị trí lấy mẫu. Nơi lấy mẫu: Mũi Dinh – Ninh Thuận. Thời gian lấy mẫu: 16h30-16h40.
Nơi lấy mẫu là vùng biển khơng có nguồn nước ngọt đổ ra, khơng có khai thác khống sản,
khơng gần khu dân cư.
3.4.

Xây dựng mơ hình thí nghiệm

3.4.1. Vật liệu thí nghiệm
Bao gồm: 01 Mơ hình flatsheet; 01 màng MD kích thước 0.45 micromet; 01 màng MD
kích thứơc 0.1 micromet; 01 màng MD kích thước 1 micromet; 01 tủ điện gia nhiệt dịng nóng;
02 máy bơm cơng suất 24V; Ống dây nhựa mềm dẫn nước dịng nóng và dịng lạnh; 03 van
điều chỉnh lưu lượng; 01 cây sục nước; 01 cốc dựng nước dịng thấm; 01 xơ dựng nước dịng
nóng; 01 bình dựng nước dịng lạnh kiểu; 01 thùng xốp giữ nhiệt dịng lạnh; 01 cốc dựng nước
dịng thấm.

Hình 3. Mơ hình flat-sheet

101


Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018

3.4.2. Bố trí và chạy mơ hình thí nghiệm

Hình 4. Mơ hình thí nghiệm màng MD

Nội dung thí nghiệm 1: Xác định điều kiện tối ưu với mẫu nước giả lập

•

Loại màng: chạy với 2 loại màng là 0.45, 0.1 và 1 micromet

•
Nhiệt độ: Dịng nóng: được gia nhiệt bởi tủ điện ở nhiệt độ 50, 60, 70°C; Dòng
lạnh: dùng nước đá với nhiệt độ dao động khoảng 15-25°C
•

Lưu lượng: chạy với lưu lượng từ 100, 200, 300, 500ml/phút.

Nội dung thí nghiệm 2: xác định hiệu quả xử lý của mơ hình MD với các điều tối ưu trên
mẫu nước biển. Tiến hành chạy mẫu thực trên các thơng số tối ưu đã tìm được ở mẫu giả lập từ
đó xác định được hiệu quả xử lý của màng MD.
3.4.3. Q trình vận hành
Đối với thí nghiệm mẫu nước giả lập:
•
Chuẩn bị 2 lít nước giả lập với muối NaCl với nồng độ 35g/l cho dịng nóng và
đo nhanh thơng số TDS
•

Lắp đặt mơ hình hồn chỉnh tiến hành chạy trong vịng 2 giờ

•

Sau khi chạy xong tiến hành đo thể tích dịng thấm và đo nhanh thơng số TDS.

102



Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018

Đối với thí nghiệm trên mẫu thực: Mẫu thực phải được tiến hành đo và phân tích các
thơng số đầu vào: TDS, EC, độ đục, coliform, clo, sunfat, COD (KMnO4)
•
Sau đó chuẩn bị 2 lít nước mẫu thực cho dịng nóng và đo nhanh các thơng số
TDS, EC, độ đục
•

Lắp đặt mơ hình hồn chỉnh tiến hành chạy trong vịng 2 giờ

•
Sau khi chạy xong tiến hành đo nhanh thơng số TDS, EC, độ đục và thể tích dịng
thấm.
Thể tích thấm phải được tiến hành đo và phân tích các thơng số: coliform, clo, sunfat,
COD (Kali pemanganat). Từ đó xác định hiệu quả xử lý của màng MD.
3.5.

Cơng thức xác định thông lượng thấm và hiệu quả xử lí
•

Nồng độ muối: 35g/l.

•

Diện tích màng: 41,4 cm2.

•

Cơng thức thơng lượng:


JW = V/t.S (L/m2h)

Trong đó: V: là thể tích thấm (L); t: là thời gian thấm (h); S: Diện tích màng (m2)
•

Hiệu quả xử lý: TDS:

•

Độ đục:

•

Clorua:

•

Sunfat:

103


Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018

4.

NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1.


Kết quả phân tích mẫu nước biển Ninh Thuận
Bảng 3. Kết quả phân tích mẫu nước biển Ninh Thuận

TT

Thơng số

Đơn vị

Nước biển

QCVN01:2009/BYT

1

Màu

-

Xanh nhạt

Khơng có màu sắc

2

Mùi

-


Khơng mùi

Khơng có mùi

3

Vị

-

Vị mặn

Khơng có vị lạ

4

Độ đục

NTU

1.68

2

5

pH

mg/L


8.3

6,5 – 8,5

6

TDS

mg/L

36500

1000

7

COD

mg/L

44.8

-

8

Clorua

mg/L


19630

250 - 300

9

Sunfat

mg/L

2712

250

Nhận xét: Nước biển có hàm lượng Clorua rất cao vượt 78,5 lần và TDS vượt 36,5 lần,
Sunfat vượt 10,8 lần so với QCVN01:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng
nước ăn uống, nên cần phải được xử lý để phù hợp cho việc dùng trong ăn uống.
4.2.

Xác định điều kiện tối ưu

4.2.1. Kích thước lỗ màng tối ưu
Bảng 4. Kết quả xác định loại màng
Loại màng
(µm)

TDS trước
thấm (ppm)

TDS Thấm

(ppm)

Thể tích thấm
(ml)

Thơng lượng
thấm(L/m².h)

R(%)

Thời gian
(phút)

0,1

33633 ± 929

6.33±0.58

22 ± 1.5

14.56±2.29

99.98±0.0016

30

0,45

33467 ± 1595


9±1.00

27 ± 1.2

18.37±0.78

99.98±0.0018

30

Nhận xét: Đối với loại màng 0.45 µm (TDS đầu ra là 9 mg/l) và 0.1 µm (TDS đầu ra là
6 mg/l) đều có hiệu quả xử lý trên 99,9% đạt QCVN01:2009/BYT. Nhưng kích thước lỗ màng
0.45 µm có thơng lượng cao hơn vì có kích thước lỗ màng lớn thì khả năng cho áp lực hơi nước
qua màng tăng và cũng cho ion qua nhiều hơn nên hiệu quả xử lý hơi giảm.Cịn đối với màng
1µm do trong q trình thí nghiệm xảy ra vấn đề nước không qua được màng nên ta không xét
được tại đây.
Mối quan hệ giữa lưu lượng nước (J) và các tính chất màng trong quá trình MD được
thể hiện trong phương trình:

104


Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018

J

r  

 


trong đó r là kích thước lỗ trung bình của màng ,  là độ rỗng màng,  là độ cong màng, và  là
độ dày màng.
Cơng thức cho thấy các màng mỏng có kích thước lỗ rỗng lớn, độ rỗng cao và độ cong
thấp giúp dịng chảy nước cao trong q trình MD. Kích thước lỗ màng 0.45 µm được xác định
là tối ưu nhất.
4.2.2. Lưu lượng tối ưu.
Bảng 5. Bảng kết quả xác định lưu lượng
Lưu lượng
(ml/phút)

TDS trước
thấm (ppm)

TDS Thấm
(ppm)

Thể tích
thấm (ml)

Jw(L/m².h)

R(%)

Thời gian
(phút)

100

32167 ± 1518


8.67±0.58

10 ± 1.5

6.94±1.03

99.97±0.0007

30

200

33033 ± 1172

10.33±1.53

14 ± 1.2

9.64±0.78

99.96±0.004

30

350

33067 ± 551

9.33±1.53


18 ± 0.6

11.88±0.38

99.97±0.005

30

500

33433 ± 1159

8.67±1.53

27 ± 1.2

17.93±0.78

99.97±0.004

30

Nhận xét: Ứng với từng lưu lượng 100, 200, 350, 500 ml/phút thì hiệu quả xử lý nước
đầu vào tương đương nhau (R%=99,9%) và thông lượng qua từng lưu lượng tăng dần. Nhưng
với lưu lượng 500ml thì thơng lượng ở mức cao nhất sao với các lưu lượng còn lại. Lưu lượng
500ml/phút được xác định là tối ưu nhất.
Lý do: Trong phịng thí nghiệm bơm chạy ở lưu lượng 500 ml/phút là cao nhất.
Trong các ứng dụng MD thực tế, màng có thể bị ướt, nước lỏng do đó các muối hịa tan
có thể xun qua màng lọc từ dòng vào đến sản phẩn chưng cất, dẫn đến sự suy giảm chất

lượng của chưng cất. Nguy cơ rò rỉ màng được đánh giá bằng áp suất lỏng đầu vào (LEP), được
tính như sau:
LEP =

−2 B  L  cos 
rmax

trong đó B là hệ số hình học đại diện cho cấu trúc lỗ, L là độ căng bề mặt lỏng,  là góc tiếp
xúc giữa chất lỏng và rắn phản ánh bề mặt màng kỵ nước, và rmax là kích thước lỗ màng tối đa.
Theo Lawson và Lloyd , lỗ màng bị ướt khi áp suất chênh lệch giữa pha lỏng và hơi nước ở lỗ
màng màng vượt quá LEP.
Pinterface = Pliquid − Pvapor  LEP

105


Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018

4.2.3. Nhiệt độ tối ưu
Bảng 6. Kết quả xác định dịng nóng và dịng lạnh
Nhiệt độ (°C)

TDS trước thấm (ppm)

TDS Thấm (ppm)

Thể tích thấm (ml)

Jw (L/m².h)


R(%)

40 – 20

33103 ± 1026

8.33±1.53

18± 1.2

11.88±0.78

99.97±0.005

50 – 20

33507 ± 1392

10.00±1.00

22 ± 2.1

15.01±1.40

99.97±0.003

60 – 20

33813 ± 555


12.33±5.77

27 ± 1.0

18.15±0.68

99.96±0.017

70 – 20

33227 ± 1150

20.00±1.00

29 ± 1.2

19.27±0.78

99.94±0.005

Nhận xét: Ứng với từng nhiệt độ dịng nóng 40, 50, 60 và 70°C thì hiệu quả xử lý nước
đầu vào là như nhau (R%=99,9%).Nhiệt độ dòng vào càng cao thì thơng lượng thấm càng tăng
(từ 11.88 lên 19.27 L/m2.h).
Tổn thất nhiệt này có thể tính đến 20 - 50% tổng lượng nhiệt truyền trong DCMD.
Tại nhiệt độ dịng nóng 60°C có thơng lượng thấm là 18.15 L/m2.h và nhiệt độ dịng
nóng 70°C có thơng lượng thấm là 19.27 L/m2.h có sự chênh lệch khơng lớn. Nhưng để dịng
nóng đạt 70°C cần lượng nhiệt lớn do vậy nhằm tiết kiệm năng lượng và có tính khả thi khi áp
dụng vào thực tế nên chọn nhiệt độ 60°C là tối ưu nhất.
Về chênh lệch nhiệt độ trên bề mặt màng khi q trình tách cho nước tinh khiết hoặc rất
lỗng dung dịch và chênh lệch nhiệt độ trên bề mặt màng nhỏ hơn hoặc bằng 10 ° C. Vì thế:

J = Cm

Áp suất hơi và mối quan hệ nhiệt độ có thể thể hiện bằng phương trình ClausiusClapeyron, như sau:

4.3.

Kết quả chạy với mẫu nước biển thực trên các điều kiện ti u
ã

iu kin chy mụ hỡnh:

Kớch thc l mng (àm)

Lu lượng (ml/phút)

0,45

500

Nhiệt độ (°C)
Dịng nóng

Dịng lạnh

60

20

Tìm hiểu kết quả sơ bộ hiệu quả xử lý của màng theo thời gian (trong 8 ngày)


106


Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018

Bảng 7. Kết quả chạy mơ hình đối với mẫu thực
Ngày

TDS trước thấm (ppm)

TDS thấm (ppm)

V thấm(ml)

Jw(L/cm2.h)

R(%)

1

34600

6,5

103

17,31

99,99


2

56300

6

102

17,14

99,99

3

66050

7,5

103

17,31

99,99

4

68050

7,5


103

17,31

99,99

5

76350

6,5

89

14,96

99,99

6

89100

5

84

14,12

99,99


7

101500

7,5

88,5

14,87

99,99

8

107150

11

77,5

13,03

99,99

Nhận xét: Sau khi chạy với mẫu thực trong vòng 18 ngày thì thơng lượng có xu hướng
giảm dần. Vì trong thời gian chạy màng bị bám bẩn do đó làm giảm khả năng thấm và nước đi
qua màng. Bên cạnh đó, nồng độ muối trong bể nóng tăng lên cũng góp phần làm giảm thơng
lượng thấm qua màng.
4.4.


Kết quả phân tích mẫu nước sạch
Bảng 8. Kết quả phân tích mẫu nước sạch

TT

Thơng số

Đơn vị

Nước sạch

QCVN01:2009/BYT

1

Màu

-

Khơng có màu sắc

Khơng có màu sắc

2

Mùi

-

Khơng có mùi, vị lạ


Khơng có mùi, vị lạ

3

Độ đục

NTU

0

2

4

pH

mg/L

7.5

6,5 – 8,5

6

COD

mg/L

0,16


-

7

Clorua

mg/L

20 mg/l

250 – 300

8

Sunfat

mg/L

0

250

Sau khi chạy mơ hình với mẫu nước biển thì thu được nước sạch có các thơng số điều
đạt chuẩn QCVN01:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống.
5.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1.


Kết luận
•
Tìm các được các điều kiên tối ưu: Kích thức lỗ màng: 0,45 (µm); Nhiệt độ:
Dịng nóng 60oC, dịng lạnh 70oC; Lưu lượng: 500 ml/phút
•
Chất lượng nước đầu ra đạt quy chuẩn QCVN01-2009/BYT về chất lượng nước
ăn uống
•

Xử lý được muối có nồng độ cao, có hiệu suất 99,9%
107


Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018

5.2.

Kiến nghị
•

Nghiên cứu duy trì nhiệt độ nguồn lạnh

•

Thiết kế giảm sự truyền nhiệt qua màng

•

Thiết kế và xây dựng mơ hình theo điều kiện tối ưu


•

Tạo ra sản phẩm dựa trên mơ hình và điều kiện tối ưu

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Hồn, P.V. and T.T.T. Khương, Cơng nghệ 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, 2016. 45(1): p. 33-42.
2. Hạ1, T.Đ., et al., Nghiên cứu xử lý nước lợ và nước mặn để cấp nước ăn uống bằng cơng
nghệ có màng lọc Nano (NF) trên mmoo hình phịng thí nghiệm. Tạp chí Khoa học Cơng
nghệ và Xây dựng, 2012(1): p. 27-34.
3. Hung Cong Duong, N.D.P., Tinh Van Nguyen, Thao Manh Pham, Nguyen Cong Nguyen,
Membrane distillation for seawater desalination applications in Vietnam: potential and
challenges. Vietnam Journal Of Science And Technology, 2017(1): p. 1-22.
4. Alkhudhiri, A., N. Darwish, and N. Hilal, Membrane distillation: A comprehensive review.
Desalination, 2012. 287: p. 2-18.
5. Duong Cong Hung, N.C.N., Do Khac Uan, Le Thanh Son, Membrane processes and their
potential applications for fresh water provision in Vietnam. Vietnam Journal Of Science
And Technology, 2017(1): p. 1-12.

108