intTypePromotion=1
ADSENSE

Nghiên cứu điều kiện tối ưu mô hình xử lý nước biển thành nước ngọt cho ngư dân bằng công nghệ chưng cất màng MD (Membrane Distillation)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

7
lượt xem
1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết trình bày việc tìm thông số vận hành tối ưu cho màng MD như: nhiệt độ, lưu lượng, kích thước lỗ màng; Chạy mô hình flat sheet để xác định hiệu quả xử lý nước biển thành nước ngọt của màng MD.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu điều kiện tối ưu mô hình xử lý nước biển thành nước ngọt cho ngư dân bằng công nghệ chưng cất màng MD (Membrane Distillation)

  1. Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018 NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU MÔ 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 toàn 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, công cuộc mưu sinh của phần lớn người dân gắn liền với biển, hàng tháng lênh đênh trên biển để đánh bắt xa bờ, nuôi sống bản thân và gia đình. Tuy vậy, việc ăn uống sinh hoạt trên biển mang lại cho ngư dân không 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 không sử dụng được vì độ mặn quá cao (>3,4%). Hình 1. Sơ đồ mô tả quy trình lọc nước biển thành nước ngọt bằng công nghệ MD 95
  2. Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018 Do đó, ứng dụng công 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, công nghệ màng MD còn hoàn toàn mới ở Việt Nam, chưa có một công trình nghiên cứu nào được thực hiện về công nghệ này. 1.2. Mục tiêu của đề tài nghiên cứu • Tìm thông số vận hành tối ưu cho màng MD như: nhiệt độ, lưu lượng, kích thước lỗ màng. • Chạy mô 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 mô hình phẳng với mẫu nước biển giả lập. • Ghi nhận số liệu tính toán, hiệu suất quan sát, tìm ra những yếu điểm mô hình và tìm hướng khắc phục. • Lấy mẫu thực địa. • Thử nghiệm mô phẳng với mẫu nước thực địa. • Phân tích chất lượng mẫu nước đầu ra tại phòng thí nghiệm. • Hoàn chỉnh lại mô 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
  3. 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 • Phương pháp xử lý số liệu • Phương pháp thực địa, đi khảo sát • Phương pháp thống kê 1.5. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu • Đối tượng: Mẫu nước biển ở Ninh Thuận; Màng MD • Phạm vi: Vùng biển Ninh Thuận 1.6. Ý nghĩa thực tiễn • Kết quả của đề tài là tạo nên mô hình dạng phẳng sử dụng màng MD lọc thành công 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 công trình nghiên cứu nào trên thế giới tiếp cận đến nó một cách cụ thể. • Nghiên cứu, xây dựng được công nghệ màng lọc MD có thể xử lý nước biển thành nước ngọt sao cho việc ứng dụng công 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, ngoài chi phí về xăng dầu, nước đá, lương thực, thực phẩm, các tàu cá còn phải tốn một khoản chi phí và 97
  4. 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. Ngoài ra máy lọc nước RO còn 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 Công nghệ Ưu điểm Nhược điểm Tiêu tốn một lượng nhiệt lớn. Xây dựng hệ thống tốn nhiều chi phí và các bộ phận Chưng cất Vận hành đơn giản dùng để trao đổi nhiệt dễ bị dính cặn nên trong quá Chất lượng nước cao trình vận hành sẽ tốn nhiều chi phí cho quá trình bảo dưỡng. Diện tích xây dựng lớn. Chi phí mua nhựa trao đổi cao. Trao đổi ion Nguyên lý hoạt động đơn giản. Hiệu quả loại bỏ chất hữu cơ chưa cao. Khi cho nước biển đi qua, các ion Na+, Cl- sẽ bị Trong quá trình vận hành hạt nhựa sẽ bị no do đó cần trao đổi và bị giữ lại ở hạt nhựa, như vậy nước tái sinh nhựa, tốn chi phí cho quá trình mua muối. đầu ra sẽ giảm nồng độ muối. - Cần phải sử dụng bơm áp lực với công suất ΔP Có thể loại bỏ gần hết độ mặn của nước biển, Phương pháp >1000Psi. nước sau khi được xử lý bằng công nghệ RO có thẩm thấu thể uống trực tiếp - Yêu cầu nước đầu vào phải đảm bảo lượng COD < ngược RO 20 mg/l Có thể ứng dụng trong các ngành dược phẩm hay công nghiệp - Chi phí đầu tư, vận hành và quản lý cao, màng dễ bị bám bẩn. - Chi phí đầu tư cao. Lượng hóa chất tiêu thụ cho tiền xử lý thấp hơn Phương pháp RO. ED hiệu quả khi xử lý nước có tính đóng - Quá trình này chỉ loại bỏ các ion mang điện tích, điện thẩm tích cặn cao ở nồng độ TDS
  5. 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: polytetra- fluoroethylene (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 dòng nóng và dòng lạnh hai bên màng từ đó nước bên dòng 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. Công nghệ MD 2.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng Nhiệt độ dòng vào là thông số có ảnh hưởng lớn đối với của quá trình lọc và hiệu suất truyền nhiệt. Nhiệt độ dòng vào càng cao dẫn đến tăng lượng hơi nước tại bề mặt màng, do đó gia tăng lượng dòng nước ra. Nhiệt độ dòng ra ảnh hưởng đến lượng thể tích thấm. Bề mặt màng tiếp xúc bên dòng 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 không. 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
  6. Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018 3. PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ 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 phòng 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 Đo trực tiếp bằng máy đo độ 3 Độ đục TCVN 6184: 1996 Đục kế đục 4 Mùi TCVN 6185: 1996 - - 5 Màu - Cảm quan - 6 Clorua TCVN 6194 -1996 Phương pháp Mohr Buret Phương pháp MPN, đếm số Ống nghiệm, đĩa cấy, kính hiển vi, tủ 7 Coliform-Ecoli TCVN 6187-1,2: 1996 khuẩn lạc ấm, đèn cồn Phương pháp trọng lượng sử Buchner, phễu lọc thủy tinh xốp, cân 8 Sunfat TCVN 6200: 1996 dụng bari clorua phân tích Phương pháp dùng 9 COD TCVN 4565-88 Kalipemanganat 100
  7. 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 thông 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 không có nguồn nước ngọt đổ ra, không có khai thác khoáng sản, không gần khu dân cư. 3.4. Xây dựng mô hình thí nghiệm 3.4.1. Vật liệu thí nghiệm Bao gồm: 01 Mô 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 dòng nóng; 02 máy bơm công suất 24V; Ống dây nhựa mềm dẫn nước dòng nóng và dòng lạnh; 03 van điều chỉnh lưu lượng; 01 cây sục nước; 01 cốc dựng nước dòng thấm; 01 xô dựng nước dòng nóng; 01 bình dựng nước dòng lạnh kiểu; 01 thùng xốp giữ nhiệt dòng lạnh; 01 cốc dựng nước dòng thấm. Hình 3. Mô hình flat-sheet 101
  8. Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018 3.4.2. Bố trí và chạy mô hình thí nghiệm Hình 4. Mô 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: Dòng 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 mô hình MD với các điều tối ưu trên mẫu nước biển. Tiến hành chạy mẫu thực trên các thông 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. Quá 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 dòng nóng và đo nhanh thông số TDS • Lắp đặt mô hình hoàn chỉnh tiến hành chạy trong vòng 2 giờ • Sau khi chạy xong tiến hành đo thể tích dòng thấm và đo nhanh thông số TDS. 102
  9. 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 thông số đầu vào: TDS, EC, độ đục, coliform, clo, sunfat, COD (KMnO4) • Sau đó chuẩn bị 2 lít nước mẫu thực cho dòng nóng và đo nhanh các thông số TDS, EC, độ đục • Lắp đặt mô hình hoàn chỉnh tiến hành chạy trong vòng 2 giờ • Sau khi chạy xong tiến hành đo nhanh thông số TDS, EC, độ đục và thể tích dòng thấm. Thể tích thấm phải được tiến hành đo và phân tích các thông số: coliform, clo, sunfat, COD (Kali pemanganat). Từ đó xác định hiệu quả xử lý của màng MD. 3.5. Công thức xác định thông lượng thấm và hiệu quả xử lí • Nồng độ muối: 35g/l. • Diện tích màng: 41,4 cm2. • Công thức thông 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
  10. 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 Thông số Đơn vị Nước biển QCVN01:2009/BYT 1 Màu - Xanh nhạt Không có màu sắc 2 Mùi - Không mùi Không có mùi 3 Vị - Vị mặn Không 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 TDS trước TDS Thấm Thể tích thấm Thông lượng R(%) Thời gian (µm) thấm (ppm) (ppm) (ml) thấm(L/m².h) (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 thông 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.Còn đối với màng 1µm do trong quá 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
  11. Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018 r   J   trong đó r là kích thước lỗ trung bình của màng ,  là độ rỗng màng,  là độ cong màng, và  là độ dày màng. Công thức cho thấy các màng mỏng có kích thước lỗ rỗng lớn, độ rỗng cao và độ cong thấp giúp dòng chảy nước cao trong quá 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 TDS trước TDS Thấm Thể tích Thời gian Jw(L/m².h) R(%) (ml/phút) thấm (ppm) (ppm) thấm (ml) (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 thông 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 phòng 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 hòa tan có thể xuyên 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: −2 B  L  cos  LEP = 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
  12. 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 dòng nóng và dòng 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 dòng 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 thông 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 dòng nóng 60°C có thông lượng thấm là 18.15 L/m2.h và nhiệt độ dòng nóng 70°C có thông lượng thấm là 19.27 L/m2.h có sự chênh lệch không lớn. Nhưng để dòng 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 quá trình tách cho nước tinh khiết hoặc rất loãng 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 Clausius- Clapeyron, như sau: 4.3. Kết quả chạy với mẫu nước biển thực trên các điều kiện tối ưu • Điều kiện chạy mô hình: Nhiệt độ (°C) Kích thước lỗ màng (µm) Lưu lượng (ml/phút) Dòng nóng Dòng lạnh 0,45 500 60 20 Tìm hiểu kết quả sơ bộ hiệu quả xử lý của màng theo thời gian (trong 8 ngày) 106
  13. Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018 Bảng 7. Kết quả chạy mô 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 thông 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 thông lượng thấm qua màng. 4.4. Kết quả phân tích mẫu nước sạch Bảng 8. Kết quả phân tích mẫu nước sạch TT Thông số Đơn vị Nước sạch QCVN01:2009/BYT 1 Màu - Không có màu sắc Không có màu sắc 2 Mùi - Không có mùi, vị lạ Không 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 mô hình với mẫu nước biển thì thu được nước sạch có các thông 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: Dòng nóng 60oC, dòng 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
  14. 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 mô hình theo điều kiện tối ưu • Tạo ra sản phẩm dựa trên mô hình và điều kiện tối ưu TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Hoàn, P.V. and T.T.T. Khương, Công 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 công nghệ có màng lọc Nano (NF) trên mmoo hình phòng thí nghiệm. Tạp chí Khoa học Công 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
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2