Issuu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tiểu luận Điện hóa – Ăn mòn

GVHD: TS. Lê Minh Đức

KỸ THUẬT MẠ VÀNG 1. Mạ vàng dung dịch xyanua 1.1. Đặc điểm công nghệ Trong dung dịch mạ vàng xyanua vàng tồn tại dưới dạng Au(CN)2−, dung dịch còn có lượng nhất định xyanua tự do; dung dịch có phân cực catốt lớn, khả năng phân bố tốt. Hiệu suất dòng điện cao (gần 100%), tạp chất kim loại khó kết tủa cùng, do đó lớp mạ có độ tinh khiết cao. Lớp mạ có độ cứng thấp, lỗ xốp nhiều. Khi cho vào dung dịch ion kim loại như

hơ

niken, coban…có thể nâng cao độ mài mòn lớp mạ. Cho một ít kim loại khác (như đồng xyanua, bạc xyanua) lớp mạ có màu đỏ, màu vàng kim loại nhạt hoặc màu xanh, thỏa mãn yêu cầu trang sức đặc biệt. Dung dịch này dùng để mạ trang sức

Q uy

1.2. Chế độ công nghệ

Pha chế 1 − 2: mạ vàng thường. Pha chế 3 không dùng mạ in vì ăn mòn hợp kim đồng. Pha chế 4: mạ vàng cứng. Pha chế 5 mạ vàng bóng, có màu hơi xanh. Pha chế 6

mạ vàng dày.

4-5

3-5

4-12

15 - 20

15 - 25

Thành phần và chế độ Au (ở dạng KAu(CN)2)

m /+

KCN (tổng) KCN (tự do)

NaOH

3-6

25 - 35

90 16

8-10 1

100

K3(Co(CN)6)

K2HP4

Hàm lượng (g/l)

K2O3

ạy

Pha chế

Kè

Bảng 1.11. Chế độ công nghệ mạ vàng xyanua

0.3

K2Ni(CN)4

Na2SO3.5H2O

KAg(CN)2

Nhiệt độ (0C) pH Mật độ dòng điện: A/dm2 Anốt

HV: Lê Thị Vân Kiều

Thường

60 - 70

8-9

50 - 65

50 - 60

0.05 - 0.1

0.2 - 0.3

0.1- 0.5

0.2

0.5

2-4

Au, Pt

-1-

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tiểu luận Điện hóa – Ăn mòn

GVHD: TS. Lê Minh Đức

1.3. Duy trì công nghệ Mạ vàng xyanua dùng mật độ dòng điện catôt thấp. Khi lớp mạ có màu đỏ mờ, nên giảm mật độ dòng điện hoặc nâng cao nhiệt độ để tránh tạp chất kim loại kết tủa. Dung dịch mạ đồng xyanua ít nhạy với tạp chất kim loại, nhưng phải tránh tạp chất đồng, bạc, nhôm…rơi vào dung dịch, để tránh tạp chất có hàm lượng cao, ảnh hưởng đến cấu tạo, bề mặt lớp mạ, làm giảm tính hàn và độ dẫn điện lớp mạ. Dung

hơ

dịch có Cl- làm giảm độ bám chắc lớp mạ. Anôt là vàng tinh khiết 99.99%, nhưng dung dịch không có Na+, nồng độ vàng có xu hướng tăng cao. Cho nên phải thay thế một bộ phận anôt vàng thành anôt không hòa tan. Bạch kim là anôt không tan tốt nhất, cũng có thể sử dụng thép không gỉ.

Q uy

Khi dung dịch có Na+, dẫn đến thụ động anôt, dung dịch có màu nâu. Vì vậy dung dịch mạ vàng xyanua chỉ sử dụng KCN mà không dùng NaCN. Cho vào dung dịch mạ lượng thích hợp chất xyanua côban, có thể nâng cao độ cứng 80%, nâng cao gấp đôi độ mài mòn.

Kè

2. Mạ vàng dung dịch trung tính và axit 2.1. Đặc điểm công nghệ Dung dịch mạ vàng axit và trung tính bao gồm KAu(CN)2, axit hữu cơ yếu (như

ạy

H3C6H5O7) muối phốt phát, chất làm bóng. Cho thêm lượng rất nhỏ côban, niken và đồng có thể tăng độ cứng lớp mạ, nâng cao độ mài mòn. Mạ vàng trung tính hiệu suất dòng điện 80-90%, độ tinh khiết lớp mạ cao, dùng để mạ những chi tiết bán dẫn. Mạ

m /+

vàng axit do có chất axit hữu cơ yếu (như H3C6H5O7), khi pH= 3, KAu(CN)2 vẫn rất ổn định, dung dịch mạ có thể dùng nồng độ ion vàng rất thấp. So với dung dịch kiềm, hiệu suất dòng điện dung dịch trung tính thấp, nhưng có thể khắc phục dùng cường độ dòng điện cao, cải thiện tốc độ kết tủa.

2.2. Chế độ công nghệ

HV: Lê Thị Vân Kiều

-2-

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tiểu luận Điện hóa – Ăn mòn

GVHD: TS. Lê Minh Đức

Bảng 2.1. Chế độ công nghệ mạ vàng axit và trung tính Pha chế

Thành phần và chế độ

Hàm lượng (g/l)

Au (ở dạng KAu(CN)2)

H3C6H5O7

18-20

K3C6H5O7

28-30

(NH4)C6H5O7

6-8

1-2 0.8-2.5

100

KSbOC4H4O61/2H2O

hơ

KCNS

0.05-0.3

K2Ni(CN)4

2-4

25-30

K2HPO4

5.2-5.8

5.2-6

Nhiệt độ ( C)

30-40

Độ Bome

Mật độ dòng điện (A/dm2)

0.2-0.5

6.5-7.5

3.5-5

40-60

0.3-0.5

0.2-0.4

0.5-1.2

Bạch kim, grafit, thép không gỉ

Thép không gỉ

Thép không gỉ 316S

ạy

Anôt

60-65

Kè

600

Q uy

Chất làm bóng B ml/l

m /+

2.3. Duy trì công nghệ Anôt thường dùng là anôt không hòa tan, như bạch kim, lưới mạ bạch kim, titan,

nếu dùng thép không gỉ cần phải điện phân hoặc đánh bóng cơ khí, nếu không sẽ gây ăn mòn làm bẩn dung dịch. Thông thường dùng thép không gỉ. Anôt là điện cực không hòa tan, nên định kỳ bổ sung vàng. Khống chế tốt giá trị pH của dung dịch để được lớp mạ vàng có độ bóng tốt. Giá

trị pH dung dịch mạ vàng muối citric ảnh hưởng đến độ bóng lớp mạ xem bảng 2.2 Bảng 2.22. Giá trị pH của dung dịch mạ vàng muối citric sảnh hưởng đến độ bóng lớp mạ

Giá trị pH

< 3.5

3.5 - 4.5

4.5 - 5.8

Màu sắc lớp mạ

Không bóng

Bóng có màu đỏ

Bóng, màu vàng kim

Nâng cao nhiệt độ và mật độ dòng điện có thể nâng cao hiệu suất dòng điện, nhưng chú ý không để mật độ dòng điện cao quá, nếu không lớp mạ có màu đỏ, kết tinh thô. Ngược lại, nhiệt độ thấp, mật độ dòng điện nhỏ, màu sắc lớp mạ nhạt, thậm chí có màu đồng kẽm. HV: Lê Thị Vân Kiều

-3-

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tiểu luận Điện hóa – Ăn mòn

GVHD: TS. Lê Minh Đức

3. Mạ vàng dung dịch muối sunfit 3.1. Đặc điểm công nghệ Trong dung dịch mạ vàng dung dịch muối sunfit, vàng ở dạng KAu(SO3)2, chất tạo phức là (NH4)2SO3. Công nghệ mạ vàng muối sunfit là công nghệ mạ vàng không độc có giá trị thực tiễn và tương lai phát triển tốt. Khả năng phân bố của dung dịch rất tốt, hiệu suất kết tủa nhanh, lỗ xốp nhỏ. Lớp mạ bám chắc với kim loại niken, đồng,

Pha chế

Thành phần và chế độ

80-120

8-15 (ở dạng HAuCl4)

120-150

140-180

150-180

80-100

70-90

ạy

(NH4)3C6H5O7

EDTA

m /+

CoSO4.7H2O KCl

K2HPO4

50-70

5-Feb

0.5-1

60-100 20-35 0.1-0.2 6.5-7.5

8-10

9.0-9.5

Nhiệt độ (0C)

45-65

Thường

40-60

45-50

Khuấy

Di động catôt

8.5-9.5

10-15

Kè

Na2SO3.7H2O

CuSO4.5H2O

25-35 (ở dạng AuCl3)

5-25

K3C6H5O7

Hàm lượng (g/l) 150-50

Q uy

(NH4)2SO3

hơ

3.2. Chế độ công nghệ Bảng 3.13. Chế độ công nghệ mạ vàng muối sunfat

bạc…Cho vào dung dịch CoSO4, EDTA, có thể thu được lớp mạ vàng cứng, nhưng anôt không hòa tan nên thường xuyên bổ sung vàng.

Mật độ dòng điện (A/dm2)

0.1-0.8

Anôt

Di động catôt

Khuấy không khí 0.2-0.3

0.3-0.5

0.1-0.4

3.3. Duy trì công nghệ Khống chế pH>8. Đây nhân tố cơ bản bảo đảm ổn định dung dịch mạ. Khi pH <6.5 dung dịch mạ đục, lúc này cần điều chỉnh bằng dung dịch NH4OH hoặc NaOH. Khi pH > 10, lớp mạ có màu nâu đen, phải điều chỉnh bằng axit citric.

HV: Lê Thị Vân Kiều

-4-

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tiểu luận Điện hóa – Ăn mòn

GVHD: TS. Lê Minh Đức

KC6H5O7 là chất tạo phức phụ trợ, đồng thời là chất làm điệm, làm cho pH ổn định, nâng cao độ bám chắc giữa lớp nền niken với vàng. Anôt dùng là vàng, bạch kim hoặc lưới bạch kim titan, không dùng thép không gỉ, bởi vì ion clo có thể làm cho crôm thành Cr+6, làm bẩn dung dịch, dung dịch có màu vàng da cam. Diện tích anôt: diện tích anôt = 1:3 nếu không axit thụ động hóa, dung dịch không ổn định.

hơ

Anôt không hòa tan, vì vậy hàm lượng vàng trong dung dịch không ngừng tiêu hao, cần bổ sung thường xuyên hàm lượng vàng. Để tránh bạc, đồng, niken… tác dụng với nitơ trong dung dịch tạo nên ion phức làm bẩn dung dịch, khi mạ cần có điện vào bể mạ, thanh đồng và móc treo có giá treo

Q uy

phải mạ lớp vàng, nếu không ảnh hưởng đến độ tinh khiết và độ cứng lớp mạ. Khi mạ quay phải dùng dòng điện xung gấp 3-5 lần dòng điện bình thường. Tốc độ quay của thùng là 20 vòng/phút.

m /+

ạy

Kè

Di động catôt hoặc khuấy bằng không khí nén để phòng pH hạ xuống cục bộ, làm cho dung dịch không ổn định. Muối sunfit quá nhiệt phân hủy thành S2- tác dụng với Au+ tạo thành Au2S màu đen, phản ứng của chúng như sau:

Gia nhiệt bể mạ gián tiếp để tránh quá nhiệt cục bộ, dung dịch vẫn đục. Định kỳ phân tích hàm lượng vàng và SO32 bổ sung kịp thời để làm ổn định dung

dịch.

Dung dịch mạ để lâu mất tác dụng, có thể cho HCl với lượng thích hợp, điều chỉnh pH = 3-4 có kết tủa bột màu vàng. Lọc và rửa bằng nước cất sau đó sấy khô. Bột

vàng thu hồi có thể điều chế thành Au(NH3)3(OH)3 để tiếp tục sử dụng.

4. Một số dung dịch mạ vàng và hợp kim vàng theo Alred M.Weisberg. 4.1. Các dung dịch mạ vàng theo phương pháp cổ điển Vàng dưới dạng KAu(CN)2 6g/l NaOH 15g/l Na2CO3 30g/l NaCN 4g/l Nhiệt độ Khuấy trộn Mật độ dòng IK

HV: Lê Thị Vân Kiều

160-1800F Không 30 − 40A/ft2

-5-

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tiểu luận Điện hóa – Ăn mòn

GVHD: TS. Lê Minh Đức

Vàng dưới dạng KAu(CN)2 Bạc dưới dạng KAg(CN)2 (NH4)2CO3

2g/l 0.3g/l 38g/l 15g/l 70 − 900F Không

Mật độ dòng IK Trong 2 dung dịch trên pH trong khoảng10 − 11.

10A/ft2

hơ

4.2. Dung dịch mạ vàng trang trí dùng trong bể mạ quay Vàng dưới dạng KAu(CN)2 0.4g/l

NaCN Nhiệt độ Khuấy trộn

30g/l 23g/l 100 − 1200F

Q uy

Xyanua tự do dưới dạng NaCN Na2HPO4 Nhiệt độ

Thép không gỉ

Kè

4.3. Dung dịch axit mạ vàng dày 22K Vàng dưới dạng KAu(CN)2 Muối dẫn điện tốt

Anôt

ạy

Niken (kim loại dưới dạng muối dễ tan) Co (kim loại dưới dạng muối dễ tan) pH

0.2g/l 1g/l 4.0 – 4.5 90 − 1000F 10 – 20A/ft2

m /+

Nhiệt độ Mật độ dòng catôt IK Khuấy trộn thường xuyên dung dịch mạ.

4 – 8 g/l 120g/l

4.4. Dung dịch axit mạ vàng dày 24K Vàng dưới dạng Muối dẫn điện tốt Co (kim loại dưới dạng muối dễ tan) pH Nhiệt độ Mật độ dòng IK Khuấy trộn thường xuyên dung dịch mạ.

4.5. Dung dịch axit mạ vàng dày Hamiton 1N Vàng dưới dạng KAu(CN)2 Muối dẫn điện tốt Ni (kim loại dưới dạng muối tan tốt) pH HV: Lê Thị Vân Kiều

KAu(CN)2 4-8g/l 120g/l 0.5g/l 4.4 – 4.8 80 − 900F 10 – 20A/ft2

4 – 8g/l 120g/l 7 – 10g/l 4.0 – 4.2 -6-

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tiểu luận Điện hóa – Ăn mòn

GVHD: TS. Lê Minh Đức 120 − 1400F 10 – 20A/ft2

Nhiệt độ Mật độ dòng IK Khuấy trộn thường xuyên dung dịch mạ. 4.6. Dung dịch axit mạ vàng dày Hamiton 2N Vàng dưới dạng KAu(CN)2 Muối dẫn điện tốt

4 – 8g/l 120g/l

Ni (kim loại dưới dạng muối tan tốt) pH Nhiệt độ Mật độ dòng IK

hơ

4 – 6g/l 4.0 – 4.2 100 − 1200F 10 – 20A/ft2

Kè

Muối dẫn điện tốt Ni (kim loại dưới dạng muối tan tốt) pH Nhiệt độ

4 – 8g/l

Q uy

4.7. Dung dịch axit mạ vàng dày Hamiton 3N Vàng dưới dạng KAu(CN)2

Khuấy trộn thường xuyên dung dịch mạ.

120g/l 1 – 3g/l 4.0 – 4.2 90 − 1000F

m /+

ạy

Mật độ dòng IK 10 – 20A/ft2 Khuấy trộn thường xuyên dung dịch mạ. Bảng 4.1. Các dung dịch mạ vàng kiềm - xyanua Thành phần

Mạ mờ

Mạ bóng

8-20

0.3- 0.6

22- 45

60-100

15-30

60-100

120-160

60-80

Thép không gỉ

1:01

1:1→ 5:1

Mạ treo Mạ quay

3- 5 1- 2

3- 8 1- 2

Hiệu suất dòng catôt (%)

90- 93

90-100

8 phút ở IK = 5A/ft2

7phút ở IK = 6A/ft2

Vàng dưới dạng KAu(CN)2 (g/l)

KCN (g/l)

K2HPO4 (g/l)

Bạc dưới dạng KAu(CN)2 (g/l)

Nhiệt độ ( F) Anôt

Tỷ lệ Anôt: Catôt Mật độ dòng IK (A/ft2)

Thời gian để lớp mạ đạt 0.0001 inch

HV: Lê Thị Vân Kiều

-7-

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tiểu luận Điện hóa – Ăn mòn

GVHD: TS. Lê Minh Đức

5. Quy trình công nghệ mạ vàng 5.1. Sơ đồ quy trình mạ vàng

Phôi sắt

Gia công bề mặt

hơ

Rửa nước

Kè

Rửa nước

Q uy

Tẩy dầu siêu âm

ạy

Tẩy dầu điện hóa

Lau khô

Mạ đồng

Mạ vàng

m /+

Rửa nưởc

Sản phẩm

5.2. Thuyết minh quy trình mạ vàng Phôi sắt trước hết cần gia công cơ khí để làm sạch các vết rỉ vết không bằng phẳng trên bề mặt phôi sắt, sau đó phôi sắt được rửa và sấy khô trước khi tẩy dầu diện hóa và tẩy dầu hóa học là công đoạn cuối cùng làm sạch phôi sắt trước khi vào giai đoạn mạ, tiếp tục rửa và sấy thật khô phôi sắt trước khi mạ lót một lớp đồng mỏng và sau cùng là mạ vàng. Bể mạ cần khuấy trộn để thu lớp mạ như ý. HV: Lê Thị Vân Kiều

-8-

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tiểu luận Điện hóa – Ăn mòn

GVHD: TS. Lê Minh Đức

6. Các yếu tố ảnh hưởng đến mạ vàng 6.1. Dung dịch mạ vàng muối sunfit AuCl3 là muối chủ yếu trong dung dịch. Hàm lượng vàng càng cao, có thể dùng mật độ dòng điện cao. Hàm lượng vàng thấp thì phạm vi mật độ dòng điện hẹp. Độ bóng cũng thấp. (NH4)2SO3: (NH4)2SO3 là chất khử để khử Au+3 thành Au+1, nó còn là chất tạo

hơ

phức với vàng, nâng cao phân cực catốt, làm tăng cao khả năng phân bố của dung dịch. NH4OH cung cấp một lượng amôn tự do hình thành chất tạo phức và điều chỉnh PH.

Q uy

K3C6H5O7 là chất tạo phức và có tác dụng làm đệm làm tăng độ bám chắc giữa lớp mạ với kim loại nền pH ảnh hưởng rất lớn đến độ ổn định của dung dịch. PH<8 vàng khử yếu, PH<5

Kè

dung dịch đục vì vậy phải điều chỉnh độ PH, khống chế PH>8 để đảm bảo dung dịch ổn định. Gia nhiệt: có thể dùng mật độ dòng điện cao, nâng cao tốc độ mạ, nhưng khi gia nhiệt cần chú ý quá nhiệt cục bộ dung dịch phân hủy thành vàng sunfua kết tủa màu

ạy

đen.

Khuấy: khuấy bằng cách di động hoặc khuấy không khí để đề phòng PH ở vùng anốt hạ thấp làm cho dung dịch không ổn định.

m /+

6.2. Dung dịch mạ vàng xyanua nồng độ thấp Ảnh hưởng của KAu(CN)2: hàm lượng KAu(CN)2 không đủ, dùng mật độ dòng điện thấp, lớp mạ có màu đỏ tối. Nâng cao hàm lượng vàng, có thể dùng mật độ dòng điện cao, nâng cao độ bóng lớp mạ, hàm lượng vàng quá cao, lớp mạ có hoa.

Ảnh hưởng của muối citrat: muối citrat có tác dụng tạo phức, làm chất đệm và làm cho lớp mạ bóng. Khi hàm lượng muối thấp, tác dụng dẫn điện và khả năng phân bố kém. Hàm lượng quá cao, hiệu suất dòng điện giảm.

Ảnh hưởng K2HPO4: là chất đệm làm cho lớp mạ bóng. Ảnh hưởng KNi(CN)3 và KSb(H4H4O6)3: hai chất này làm tăng độ cứng lớp mạ, hàm lượng của chúng ảnh hưởng rất lớn tới độ cứng, nên cần phải khống chế trong phạm vi quy định. Nhiệt độ, PH: nhiệt độ dung dịch ảnh hưởng tới phạm vi sử dụng mật độ dòng điện. PH của dung dịch ảnh hưởng lớn tới độ cứng và bề mặt lớp mạ. Nếu PH quá cao hoặc quá thấp làm cho lớp mạ xấu, độ cứng giảm đi. Ảnh hưởng của tạp chất: các loại tạp chất kim loại như đồng, kẽm…. và các tạp chất hữu cơ, ảnh hưởng tới tổ chức lớp mạ, bề mặt ngoài, khả năng hàn…. Nếu ion clo HV: Lê Thị Vân Kiều

-9-

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tiểu luận Điện hóa – Ăn mòn

GVHD: TS. Lê Minh Đức

nhiều, làm giảm độ bám chắc của lớp mạ. Các tạp chất hữu cơ dùng than hoạt tính hấp thụ, tạo chất kim loại rất khó khử đi, nên hết sức tránh đưa tạp chất này vào dung dịch. 6.3. Mạ vàng xyanua Ảnh hưởng của hàm lượng vàng. Hàm lượng vàng thấp, lớp mạ kết tinh mịn, nhưng phạm vi sử dụng mật độ dòng điện nhỏ. Hàm lượng vàng cao, lớp mạ đỏ, màu tối, kết tinh thô.

hơ

Ảnh hưởng KCN: hàm lượng KCN thấp. mạ hòa tan không tốt, màu đậm, kết tinh thô. Hàm lượng KCN cao, hàm lượng vàng trong dung dịch tăng lên, màu nhạt hơn. Ảnh hưởng của muối cacbonat: do tác dụng với CO2, của không khí hàm lượng trong dung dịch tăng lên, hàm lượng quá cao, lớp mạ có điểm rỗ.

Q uy

Ảnh hưởng của nhiệt độ và mật độ dòng điện: nhiệt độ và mật độ dòng điện ảnh hưởng lớn tới màu sắc của lớp mạ, không ảnh hưởng tới độ dẫn điện của dung dịch. Nhiệt độ cao, có thể dùng mật độ dòng điện cao. Nhiệt độ cao quá 700C lớp mạ đỏ, kết

Kè

tinh thô. Mật độ dòng điện không nên quá cao, nếu không lớp mạ mềm, tối, thô, các kim loại khác cũng kết tinh trên lớp mạ. Ảnh hưởng của tạp chất. Trong dung dịch có ion natri anốt dễ thụ động hóa, dung dịch có màu nâu. Đồng, bạc, chì… ảnh hưởng đến tổ chức lớp mạ, làm giảm độ bóng

m /+

ạy

lớp mạ và độ dẫn điện. Vì vậy, không để cho các ion kim loại trên lẫn vào, tạp chất hữu cơ cũng không tốt, có thể dùng than hoạt tính để khử.

HV: Lê Thị Vân Kiều

- 10 -

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

MỞ ĐẦU

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Hiện nay, khi các ngành công nghiệp không ngừng tăng trưởng và phát triển, kỹ thuật phân riêng bằng membrane đã trở thành một trong những giải pháp hiệu quả trong việc tiết kiệm năng lượng, đồng thời có thể hạn chế những biến đổi làm giảm chất lượng bán thành phẩm và thành phẩm, xử lý nước thải công nghiệp độc hại, thu hồi các cấu tử quý . Các hợp chất từ thực vật như protein, lipit, hợp chất chống oxi hóa,... có vai trò quan trọng trong ngành công nghệ cũng như phục vụ nhu cầu sống thiết yếu của con người. Việc trích ly các hợp chất từ thực vật bằng phương pháp truyền thống đã làm cho các hợp chất này mất đi nhiều tính chất chức năng. Để cải thiện các tính chất chức năng của các hợp chất này người ta ứng dụng kỹ thuật membrane để trích ly. Kỹ thuật membrane ưu thế hơn kỹ thuật truyền thông là không sử dụng hóa chất và xử lí nhiệt nên các sản phẩm ít bị biến chất. Các ứng dụng của membrane giờ đây không còn bị bó hẹp trong việc phân riêng các cấu tử hóa học ở quy mô phòng thí nghiệm mà còn được mở rộng trong công nghiệp. Kỹ thuật membrane được xem là một trong những hướng đầu tư mũi nhọn và thiết yếu trong tương lai thay thế dần các kỹ thuật truyền thông. Ở nước ta, việc nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật membrane còn rất nhiều hạn chế. Chúng ta chủ yếu ứng dụng kỹ thuật membrane để xử lý nước hoặc áp dụng ở quy mô thí nghiệm. Hiện tại, số lượng công trình nghiên cứu về việc ứng dụng kỹ thuật membrane trong sản xuất thực phẩm còn khá khiêm tốn. Về công nghệ chế tạo thiết bị, nước ta còn hạn chế trong công nghệ cũng như trình độ kỹ thuật, do đó lĩnh vực này chưa được phát triển tại Việt Nam.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

PHẦN 1 : QUÁ TRÌNH MÀNG VÀ PHÂN LOẠI CÁC QUÁ TRÌNH MÀNG 1.1.Khái quát về công nghệ membrane.

hơ

Thuật ngữ “membrane” (màng) bắt đầu xuất hiện từ khi con người phát hiện khả năng bán thấm của các bộ phận nội tạng của động vật như bong bóng cá, bàng quang lợn....Sau đó, nhiều loại membrane nhân tạo đã ra đời và được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật phân riêng. Hiện nay, định nghĩa membrane như sau được đa số nhà nghiên cứu đồng ý như sau : Membrane là loại màng đặc biệt được làm từ vật liệu tự nhiên hoặc tổng hợp có khả năng thấm (cho đi qua) một cách chọn lọc một câu tử có nào đó trong hỗn hợp hoặc dung dịch, từ những hợp chất cao phân tử như tinh bột, protein cho đến các chất có kích thước phân tử thấp như các ion hóa trị một.

Quá trình vận chuyển vật chất qua màng có thể do chênh lệch áp suất, nồng độ, do điện trường.

J. Abbe Nollet Reuss Graham Fick Pfeffer Bechold

1920 1957 1958 1962

Zsigmondy Hassler Sidney Loeb và S.Sourirajan S.Loeb và S.Sourirajan

Phát hiện ra hiện tượng thẩm thấu Theo dõi quá trình/hiện tượng thẩm thấu Sự phân tách thành phần trong máy thẩm tách Hình thành định luật khuếch tán Áp suất thẩm thấu của dung dịch đường Giới thiệu khái niệm về siêu lọc Màng Xenlulo Nitrat đầu tiên Phát triển phương pháp chế tạo màng Đề cập đến quá trình tách muối từ nước biển Nghiên cứu chế tạo thành công màng polyme Phát minh ra màng bất đối xứng Màng thẩm thấu ngược tích hợp đầu tiên

m /+

ạy

Kè

1748 1807 1854 1854 1877 1907

Q uy

1.2. Lịch sử công nghệ membrane

1.3. Phân loại quá trình màng

1.3.1.Theo nguồn gốc

Theo nguồn gốc, membrane được chia thành 2 loại gồm: membrane tự nhiên và membrane tổng hợp. - Membrane tự nhiên Là loại màng được chế tạo từ các vật liệu có trong tự nhiên, trong đó chủ yếu là cellulose. - Membrane tổng hợp Là loại membrane được chế tạo từ các vật liệu tổng hợp. Membrane tổng hợp được chia thành hai nhóm chính: • Membrane hữu cơ - organic (polymer của các hợp chất hữu cơ). • Membrane vô cơ - inorganic (ceramic hoặc kim loại...). Trong đó, polymer (cellulose acetate, cellulose esters, polypropylene, polyamides, polysulfones,...) và ceramic (alumina, titania, and zirconia,...) được sử dụng phổ biến nhất. 2

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Q uy

hơ

1.3.2. Theo cấu trúc membrane Theo cấu trúc, membrane được chia thành các loại sau: - Membrane có cấu trúc vi xốp: dựa vào kích thước và sự phân bố các mao quản trong membrane, người ta lại chia ra làm hai loại sau:

m /+

ạy

Kè

+ Đối xứng: Cấu trúc của loại membrane này có vô sô" các lỗ xốp” bên trong dưới dạng mao quản hoặc các lỗ hổng được hình thành một cách ngẫu nhiên. Đường kính của mao quản ổn định trong suốt chiều dày của membrane, các mao quản này song song với nhau. Membrane vi xốp chế tạo bằng một sô kỹ thuật như: nung kết, kéo căng, đảo pha,... từ nhiều loại vật liệu khác nhau như ceramic, graphite, kim loại, oxit kim loại hoặc các loại polymer.

+ Bất đối xứng : Loại này có đường kính mao quản thay đổi theo chiều dày của membrane, thường có 2 lớp: lớp trên dày 0,1 - 0,5 µm, đường kính mao quản nhỏ và lớp này quyết định khả năng phân riêng của màng; lớp dưới dày 100 - 200 µm, đường kính mao quản lớn, thường đóng vai trò là khung đỡ, vì thế cần có tính bền cơ cao. Membrane loại này thường được sử dụng trong kỹ thuật nano, kỹ thuật thẩm thấu ngược, tinh sạch khí,...

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

0,01 - 5

hơ Ứng dụng

Vi lọc Vi lọc Vi lọc Vi lọc Vi lọc, Siêu lọc

Kè

Ceramic, kim loại Polyethylene (PE) Polytetrafluoroethylene (PTFE) Polycarbonate (PC) Cellulose nitrate (CN), Cellulose acetate(CA)

Kích thước lỗ mao quản (µm) 0,1 - 20 0,5 - 10 0,5 - 10 0,02 - 10

Q uy

Vật liệu

Tính chất và ứng dụng một số loại membrane vi xốp

m /+

ạy

- Membrane đồng thể dạng lỏng (Homogeneous liquid Membrane) Membrane dạng lỏng là một lớp chât lỏng rất mỏng. Khó khăn nhất đối với loại membrane này là duy trì lớp màng ổn định về mặt câu trúc cũng như đặc tính của nó. Để tránh sự phá vỡ câu trúc của membrane trong quá trình phân riêng, hiện nay hai kỹ thuật thường được dùng là sử dụng các chất nhũ hóa hoặc dùng vật liệu polymer có câu trúc vi xốp với độ bền cơ cao để chứa chất lỏng bên trong. Membrane dạng lỏng thường dùng để tách các ion kim loại nặng, các chất vô cơ từ nước thải công nghiệp. - Membrane trao đổi ion (Ionic Membrane) Membrane trao đổi ion là membrane mà trên bề mặt có nhiều điện tích âm hoặc dương.. Có hai loại membrane trao đổi ion • Membrane trao đổi ion dương • Membrane trao đổi ion âm. Hai loại membrane này sẽ hấp thu các ion có điện tích trái dâu (counter-ion) so với các ion trên bề mặt membrane (co-ion) và không cho các ion này đi qua. Sự phân riêng bằng membrane trao đổi ion đạt được chủ yếu do quá trình tách những ion tích điện trái dâu với membrane hơn là do kích thước lỗ mao quản. Sự phân riêng này bị ảnh hưởng bởi điện tích và nồng độ của những ion trong dung dịch. Membrane trao đổi ion thường được dùng trong kỹ thuật điện thẩm tích. 1.3.3. Theo động lực quá trình chuyển chất qua màng và cơ chế : Ta có thể chia thành một số quá trình sau: a. Quá trình vi lọc (MF): - Động lực: chênh lệch áp suất (chênh lệch thế hoá). - Cơ chế: tách vật lý thuần tuý theo cơ chế sàng. 4

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

- Trạng thái pha: L-L. - Khả năng tách: tách những phân tử có kích thước, phân tử khối lớn khá lớn so với các quá trình lọc thông thường khác như: vi khuẩn,vi sinh vât,các chất lơ lửng…kích thươc phân tử tới 0,1µm. b. Quá trình thấm siêu lọc (UF): - Động lực: chênh lệch áp suất (chênh lệch thế hoá).

- Cơ chế: tách vật lý thuần tuý theo cơ chế sàng.

hơ

- Trạng thái pha: L-L.

Q uy

- Khả năng tách: các hạt có kích thước tới 0.01µm, tách được virut,vi khuẩn, hiệu quả trong việc tách hợp chất hưu cơ… c. Quá trình lọc nano (NF):

- Động lực: chênh lệch áp suất (chênh lệch thế hoá).

Kè

- Cơ chế: Nằm giữa 2 cơ chế: sàng và khuếch tán –hoà tan nên cơ chế rất phức tạp. - Trạng thái pha: L-L

ạy

- Khả năng tách: khả năng giữ các phân tử đường, muối kim loại hoá trị 2, vi khuẩn, các hợp chất hữu cơ khác…

m /+

- Hiệu quả của quá trình chịu ảnh hưởng của điện tích phân tử,các hạt có điện tích càng lớn thì càng dễ bị giữ lại.

d. Quá trình thẩm thấu ngược (RO):

- Động lực: Chênh lệch áp suất.

- Cơ chế: hoà tan-khuếch tán.

- Khả năng tách: Loại bỏ được các ion đơn hoá trị, các vi sinh vật, khoáng chất,đường protein, đặc biệt là các muối vô cơ (phân tử lượng từ 50-250 Dalton), kích thước phân tử 110 Ao. - Ứng dụng: làm ngọt nước biển… e. Quá trình thấm bốc (PV): - Động lực:chênh lệch áp suất riêng phần. - Cơ chế phân tách: hoà tan-khuếch tán. - Trạng thái tập hợp: L-K. - Ứng dụng: Trong chưng cất nhiều với sử dụng màng bán thấm chỉ cho hơi đi qua… 5

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

1.4. Vật liệu chế tạo màng 1.4.1.Vật liệu hữu cơ (polymer) - Các tiêu chí để lựa chọn màng polyme Tiêu chuẩn cấu trúc vĩ mô: -

Độ bền nhiệt Độ bền hóa Độ bền cơ

hơ

Tiêu chuẩn cấu trúc vi mô: Độ thấm qua đối với một chất nào đó.

ạy

Kè

Q uy

a. Cellulose acetate (CA)

m /+

Là vật liệu được sử dụng chế tạo và ứng dụng đầu tiên trong các kĩ thuật thẩm thấu ngược, lọc nano và siêu lọc. - Ưu điểm : giá thành rẻ ,háo nước , ít bị tắc nghẽn - Nhược điểm: kém bền với nhiệt , ph và có thể bị phá hủy bới vi sinh vật. b. Polyvinylidenedifluoride (PVDF) (-CH2-CF2-)

Là vật liệu màng truyền thống. Tuy nhiên kĩ thuật chế tạo rất khó khăn và các tính chất cấu trúc của nó kém ổn định nên ít được sử dụng. c. Polysulfone

Là loại vật liệu được sử dụng nhiều trong siêu lọc và vi lọc, có ưu điểm là có khả năng chịu được ph và nhiệt độ cao. Loại vật liệu này được sử dụng rất nhiều trong nhà máy thực phẩm, nhà máy chế biến sữa. Về nguyên tắc, nó là vật liệu háo nước, không sử dụng để xử lí các chất dầu mỡ hay chất ưa béo. Tuy nhiên có thể sử dụng để xử lí các chất nhũ tương rất tốt.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

hơ

d. Polysulfone (PSU) và Polyethersulfone (PES):

m /+

ạy

Kè

Q uy

Màng được chế tạo bằng phương pháp đảo pha. Vật liệu polymer được dùng rộng rãi nhất để chế tạo màng siêu lọc là Polysulfone (PSU) hoặc Polyethersulfone (PES). Màng PSU được phát triển lần đầu tiên vào những năm 1960 để thay thế cho màng cellulose. Kể từ đó, đã có nhiều mẫu được chế tạo và trình bày trong các tài liệu của màng PSU, nhiều trường hợp sử dụng PSU Udel-3500 có khối lượng phân tử lớn đã được thương mại hóa bởi Solvay. Một ưu điểm khi so sánh PSU với cellulose acetate là khả năng làm việc ở môi trường có pH khắc nghiệt, cũng như là khả năng bền nhiệt của nó. PSU có nhiệt độ biến dạng vào khoảng 195oC và PES còn cao hơn, 230oC. Cả PSU và PES đều bị hòa tan trong dung dịch Chloroform và Dimethylformamide, và dễ dàng chế tạo được bằng phương pháp đảo pha. Khả năng tan dễ dàng của PSU cũng chính là điểm yếu, bỏ đi khả năng ứng dụng của Polysulfone – chất hỗ trợ trong quá trình (solvent – base feed solution). Đó cũng chính là vấn đề khi phủ PSU bằng polymer, vì nó chỉ tan trong dung dịch hữu cơ. Một điểm yếu nữa của PSU và PES là tính kỵ nước, nó sẽ ngăn thấm ướt với dung dịch chứa nước. Do đó, màng phải tránh bị khô hoàn toàn, hoặc phải được xử lý bằng một chất kỵ nước, glycerin… Một vấn đề quan trọng khác của các vật liệu kỵ nước là chúng có khả năng hấp phụ không thực sự cao. Hiện tượng này được gọi là tắc nghẽn, sẽ làm giảm tính thấm của màng rất nhanh. e. Poly (vinylidene flouride) – (PVDF): PVDF là polymer khá thú vị trong chế tạo màng UF vì tính chịu hóa chất của nó. PVDF chịu được hầu hết acid vô cơ và hữu cơ, và có hoạt động được trong khoảng pH rộng. Nó cũng bên với các hydrocacbon thơm, rượu, tetrahydrofurane và dung môi halogen. Ngoài ra, nó còn chịu được sự oxy hóa tự nhiên, ngay cả với Ozone trong khử trùng nước. PVDF là một chất bán kết tinh, với nhiệt độ chuyển hóa tinh thể cực thấp là -40oC, khá dẻo và phù hợp khi ứng dụng cho màng hoạt động trong khoảng nhiệt độ từ -50oC đến 140oC. Ngay cả khi bền với hầu hết dung môi hữu cơ, PVDF vẫn bị hòa tan trong dimethyl formamide, dimethyl actetamide (DMAc), N-methyl pyrrolidone (NMP), và dimethyl sulfoxide, như vậy chúng ta hoàn toàn có thể chế tạo được màng từ PVDF bằng phương pháp đảo pha. Trong những bằng sáng chế trước của màng PVDF, hỗn hợp bao gồm 20% PVDF trong DMAc được tạo hình và ngâm trong dung dịch methanol. Sau đó dùng dung dịch tạo hình trong DMAc, bao gồm 17% isopropanol và dùng bể ngâm dung dịch chưa 40% nước, 50% DMAc và 7% isopropanol. Màng này cũng được chế tạo từ hỗn hợp trong NMP, có chứ lithium chloride và ngâm trong 7

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

bể chứa methanol… Giống như PSU, PVDF cũng kỵ nước và có rất nhiều phương án đưa ra nhằm tăng tính thấm ướt cho màng này. Một mẫu thử xử lý bằng hóa chất đã được áp dụng là dùng một hỗn hợp kiềm mạnh trong tác nhân oxi hóa hoặc là trùng hợp với acrylic acid. Bề mặt màng luôn được phủ polyacrylamide, poly (acrylic acid), poly (vinyl alcohol) và dẫn xuất cellulose. Cách khác để tăng tính chất của màng là trộn các loại polymer với nhau. Trộn PVDF/PVP, PVDF/poly (ethylene glycol) PEG, PVDF/Polystyrene sulfonat, PVDF/Poly (vinyl acetate) và PVDF/poly (methyl methacrylate) đã được dùng trong chế tạo các loại màng xốp.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

hơ

f. Poyetherimide (PEI):

m /+

ạy

Kè

Q uy

PEI là một loại polymer được sử dụng trong môi trường có nhiệt độ cao hơn PVDF và có độ bền rất cao. Độ bền hóa cũng cao hơn polymer cellulose, nhưng thấp hơn PVDF. PEI không dùng với chloroform và dichloromethane. Nó cũng sẽ bị ăn mòn bởi tetrahydrofurane. Độ bền trong môi trường pH lớn thấp hơn PVDF, PSU và PAN. Quy trình chế tạo màng từ PEI xử dụng một lượng lớn các cấu trúc xốp bất đối xứng, các cấu trúc này có thể điều khiển được nhờ vào thay đổi thành phần hỗn hợp. Loại polymer hiện dùng thường là Ultem® 1000, được chế tạo bởi General Electric (GE). Màng bất đối xứng được xử dụng nhiều trong công nghệ tách khí, đặc biệt là trong quy trình thu hồi khí Helium. Ngoài ra lớp PEI hỗ trợ bất đối xứng còn được dùng trong siêu lọc để làm nền cho màng composite. Có độ xốp cao hơn và kích thước lỗ trung bình nhỏ hơn so với các loại màng PVDF. Cách thức chế tạo các sợi rỗng từ dung dịch PEI trong hỗn hợp NMP và GBL hoặc DMAc và GBL được mô tả bởi Kneifel và Peinemann.

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Màng Polyetherimide: a) Mặt cắt ngang. b) Bề mặt màng.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

g. Poly (acrylo nitrile) – PAN:

hơ

PAN đã được dùng trong chế tạo màng siêu lọc một thời gian khá dài, vì khả năng chịu sự thủy phân và chịu sự oxi hóa. PAN ở dạng tinh thể và khá ưa nước, và thường đồng trùng hợp với các monomer ưa nước, giúp nó bớt giòn hơn và dễ ra công. Sợi rỗng chế tạo từ PAN bị hòa tan trong dung dịch acid nitric. Chế tạo được màng từ PAN bằng phương pháp đảo pha từ dung dịch DMAc, DMF, hoặc NMP.

m /+

ạy

Kè

Q uy

GE Osmonics đã thương mại hóa màng vi lọc ưa nước PAN, được phát triển và sáng chế bởi Membrex, Inc. Dùng trong thiết bị tách có đĩa quay. Màng có ký hiệu M, của UltraFilic có độ thấm nước cực cao, với góc tiếp xúc với nước bằng 4, thấp hơn nhiều so với các loại màng PAN chưa cải tiến là 46. Điều đó cho phép nước đi qua màng vô cùng dễ dàng, trong khi dầu, mỡ và các chất béo bị tách ra. Đây là điểm tuyệt vời của màng siêu lọc trong tách nước khỏi dầu mỏ. Khi cần làm sạch màng, chỉ cần xả nước nóng vào là đủ, trong khi với hầu hết các loại màng thông thường, quy trình phức tạp hơn nhiều.

hơ

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Màng Polyacrylo nitrile: a) Mặt cắt ngang. b) Bề mặt màng

m /+

ạy

Kè

Q uy

h. Cellulose:

Màng Cellulose dùng khi yêu cầu màng có khả năng tắc nghẽn tương đối thấp. Cellulose có cấu trúc khá đều đặn, và có thể hình thành liên kết hydro với các phân tử mạnh giữa nhiều nhóm hydroxy. Vậy nên, cellulose không tan trong hầu hết các dung môi. Cách duy nhất là pha loãng dung dịch trong DMAc hoặc NMP với một ít lithium chlorine. Màng cellulose được chế tạo bằng các phương pháp về cơ bản là kết tủa từ một dung dịch biến đổi hóa học có thành phần cellulose (xơ bông, v..v..) Cho đến 3 năm gần đây, 3 phương pháp đều dựa trên Cellophane, Cuprophane và cuenophane. Màng Cellophane được chế tạo bằng quy trình visco. Trong đó, cellulose được tái tạo lại từ dung dịch cellulose xanthate. Màng Cuprophane được chế tạo tương tự, tái tạo cellulose từ phức đồng tạo bởi phản ứng với đồng sulfate amoniac. Để có được màng Cuenophane, cellulose được tái sinh sau khi hòa tan nó trong cupriethylen diamine. Để tái sinh cellulose từ dung dịch, ta cần đông tụ nó trong dung dịch kiềm mạnh. Ngày nay, phần lớn màng cellulose được chế tạo bằng cách thủy phân màng bất đối xứng cellulose acetate cũng trong dung dịch kiềm mạnh. Hoặc phương pháp khác thay cho màng cellulose acetate là thủy phân acid của trimethyl silyl cellulose. k. Màng kháng dung môi trong siêu lọc: PVDF xốp dùng làm đệm cho lớp phủ cellulose đã được thương mại hóa bởi Dow (màng ETNA). PVDF hòa tan trong một số dung môi hữu cơ như dimethyl acetamide.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Cellulose rất bền với dung môi hữu cơ và nước. Tuy nhiên, vì khả năng khó hòa tan của nó nên việc chế tạo màng cellulose không hề đơn giản. 1.4.2.Vật liệu vô cơ:

Q uy

hơ

a. Kim loại: Các kim loại dùng để chế tạo màng là paladi hoặc hợp kim của nó với niken, bạch kim… có kích thước lỗ rỗng rất bé. Loại màng này thường được xử dụng trong phân riêng khí và lọc nước ở nhiệt độ cao như quá trình tinh sạch khí hidro từ khí thải. b. Gốm: Màng gốm có lỗ rỗng, chịu nhiệt và trơ với hóa chất và thường dùng cho màng lọc MF. Ceramic: Các màng được chế tạo bằng vật liệu này thường có cấu tạo dạng ống và lắp theo từng hệ thống. - Ưu điểm: có nhiệt độ và ph rộng, độ bền cao, dễ vệ sinh, thời gian làm việc dài. - Nhược điểm: độ bền cơ học không cao, không chịu được hiện tượng sốc nhiệt, giá thành cao. c. Cacbua silic 1.4.3. Các loại vật liệu khác

m /+

ạy

- Composit polime hữu cơ - Composit polime - vô cơ

Kè

Composit là vật liệu lai giữa các vật liệu với nhau nhằm tăng cường tính bền cũng như độ chọn lọc cho màng.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Một số thông số của vật liệu màng

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

1. Độ bền hóa của một số vật liệu màng

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

2. Bảng một số vật liệu để chế tạo màng

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

1.5. Mô đun màng: 1.5.1. Khái niệm : - Modun màng là một kết cấu kĩ thuật dùng màng, là phần thiết bị có thể phân tách ra được. - Yêu cầu với modun màng :

hơ

+ Bảo đảm ngay trên bề mặt màng ngăn có sự lưu thông chất lỏng để có giảm hiển tượng phân cực nồng độ, hiện tượng kết tủa, dòng thấm qua màng lớn, đều, không có khu vực chết. + Bền nhiệt, bền hóa, bền cơ học.

Q uy

+ Giá thành rẻ. + Mất mát áp suất ít.

+ Các modun được chế tạo gọn, chắc chắn tăng độ bền của màng, có bề mặt trao đổi chất đạt lớn nhất

ạy

a. Modun ống (Tubular module)

Kè

1.5.2. Các loại modun chủ yếu

m /+

Thiết bị là hai ống hình trụ đồng trục bằng thép không rỉ, đường kính khác nhau và được đặt lồng vào nhau. Ống hình trụ bên trong có thân được đục lỗ. Một membrane dạng tấm được cuộn tròn lại để tạo thành hình ống và được lồng ép sát vào thành bên trong của ông hình trụ có đường kính nhỏ. Khi hoạt động dòng nhập liệu được bơm vào một đầu của thiết bị và được phân phối vào bên trong các ống trụ nhỏ . Dòng retentate sẽ thoát tại đầu bên kia của ống hình trụ này, còn dòng permeate sẽ chui qua các mao quản của membrane và thoát ra thành bên ngoài của ông hình trụ nhỏ rồi theo đường dẫn để ra bên ngoài thiết bị.

Để tăng diện tích bề mặt phân riêng trong thiết bị, người ta có thể lắp đặt một chùm ống hình trụ đường kính nhỏ được quấn membrane bên trong thân rồi đặt song song nhau vào ở bên trong thân đường lớn. Mỗi ông trụ nhỏ thường được chế tạo bằng thép không gỉ, có đường kính dao động từ 12.5 đến 75 mm, chiều dài khoảng 0,6 đến 64 m và có khoan các lỗ nhỏ trên thân có vai trò là ông đỡ membrane và được giữ trong một ông thép lớn. Ngoài ra, người ta cũng có thể chia ống hình trụ thành nhiều khoang. Dung dịch nguyên liệu sẽ được bơm vào trong các khoang này theo nguyên tắc nôi tiếp hoặc song song nhau. Membrane dạng ống có những ưu, nhược điểm chung như: - Ưu điểm: Dễ tạo dòng chảy rối trong quá trình vận hành nên có thể hạn chế được hiện tượng tập trung nồng độ, dễ vệ sinh thiết bị và thay thế membrane khá đơn giản và dễ thực hiện - Nhược điểm: Thiết bị khá cồng kềnh và chiếm nhiều diện tích nhà xưởng. Ngoài ra, tốc độ dòng nhập liệu khi đi vào thiết bị sẽ bị giảm dần nếu chiều cao của thiết bị khá lớn, giá thành cao.

Kè

Q uy

hơ

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ạy

b. Modun dạng khung bản (Plate and Frame Module)

m /+

Mỗi đơn vị cấu tạo nên modun bản bao gồm một tấm đỡ được làm bằng vật liệu xốp và hai tấm membrane được ép sát vào hai bên tấm đỡ. Bề mặt hoạt động của hai tấm membrane đều được quay ra bên ngoài. Trong thiết bị membrane, các đơn vị trên được đặt song song với nhau. Tùy thuộc vào số đơn vị được lắp ráp vào nhiều hay ít mà tổng diện tích membrane sử dụng trong thiết bị có thể dao động trong một khoảng rất lớn, từ 0.1-100m2. Loại membrane này được tạo thành do các bản đỡ đặt song song nhau cách nhau một khoảng cách khá hẹp tạo thành một hệ thống kênh dẫn cho dòng permeate và retentate. Membrane được phủ trên các tấm giá đỡ (dạng plate) tạo sự phân cách giữa hai dòng permeate và retentate. Dòng nhập liệu chảy vào một đầu và được phân phối vào các kênh dẫn retentate, các câu tử có kích thước thích hợp sẽ qua membrane và theo các kênh dẫn của dòng permeate đi theo ống dẫn chính ra ngoài. Dòng nguyên liệu không qua membrane được gom lại và được phân phôi lại vào vùng tiếp theo nhằm nâng cao hiệu quả quá trình phân riêng. Thiết bị dạng này thường được sử dụng trong quá trình siêu lọc, lọc nano và thẩm thâu ngược. Ưu điểm lớn nhất của mô hình bảng là việc tháo lắp, vệ sinh thiết bị rất đơn giản. Ở một số thiết bị, người ta bố trí một van tháo sản phẩm permeate ứng với mỗi tấm membrane. Như vậy, nhà sản xuất dễ phát hiện kịp thời membrane nào bị hư hỏng trong quá trình vận hành để thay thế. Tuy nhiên mô hình này cũng chiếm diện tích nhà xưởng khá lớn.

Kè

c. Modun dạng cuộn xoắn (Spiral Wound Module)

Q uy

hơ

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Thiết bị gồm hai hình trụ đồng trục nhưng có đường kính khác nhau và được lồng vào nhau. Chúng được chế tạo bằng thép không gỉ. Ống hình trụ đường kính nhỏ được đục lỗ trên thân và là nơi tập trung các cấu tử của dòng permeate. Khoảng không gian được giới hạn bởi mặt ngoài thân trụ đường kính nhỏ và mặt trong thân trụ đường kính lớn là một tấm đệm xốp được cuộn theo hình xoắn ốc. Tấm đệm này được làm bằng vật liệu polypropylene. Hai bên tấm đệm là hai tấm membrane với bề mặt hoạt động đều được quay ra hướng ngoài. Dung dịch nguyên liệu sẽ được bơm vào tại một đầu thân trụ và di chuyển theo thân trụ bởi một kênh dẫn có tiết diện hình xoắn ốc. Dòng sản phẩm retentate sẽ được tập trung và thoát ra ở đầu kia của thiết bị hình trụ. Các cấu tử permeate sẽ chui qua mao dẫn của hai membrane để vào kênh dẫn dành riêng cho chúng. Kênh này cũng có tiết diện hình xoắn ốc và được hên thông với ông hình trụ đường kính nhỏ. Từ ống hình trụ đường kính nhỏ, dòng permeate sẽ được tập trung thoát ra khỏi thiết bị.

Loại modun này có ưu thế trong các thiết bị thẩm thấu ngược và được sử dụng khá rộng rãi vì giá thành tương đối rẻ. Người ta có thể chọn chế độ chảy rối hoặc chảy dòng tuy theo tính chất của nguyên liệu cần phân riêng. Nhưng nếu một phần membrane bị hỏng thì toàn bộ modun phải hủy bỏ. Đây là nhược điểm lớn nhất của loại membrane này.

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

d. Modun dạng sợi rỗng (Hollow fiber module) Membrane dạng sợi rỗng có hình dạng tương tự như membrane dạng ống. Thiết bị membrane được chế tạo bằng thép không rỉ có dạng hình trụ với đường kính thường dao động trong khoảng 2.5 - 12.7 cm; chiều dài: 18 - 120 cm. Bên trong thiết bị chứa bó sợi membrane được xếp song song với nhau. Mỗi modun chứa từ 50 - 3000 sợi. Đường kính sợi thay đổi từ 0.2 - 3 mm. Trong quá trình thẩm thấu ngược, đường kính sợi sử dụng có thể giảm xuống 19

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

0.04mm. Thông thường chiều dày membrane từ 100 - 400pm. Khi hoạt động, dung dịch nguyên liệu được bơm vào bên trong thiết bị và chui vào trong các sợi membrane. Dòng ra retentate sẽ đi hết theo chiều dài sợi và tập trung thoát ra ở đầu còn lại của thiết bị. Dòng ra permeate sẽ chui qua các lỗ mao dẫn membrane, thoát ra ngoài sợi rồi được tập trung về cửa ra nằm trên thân thiết bị. Riêng hãng Dupont thiết kế một số thiết bị sử dụng trong kỹ thuật thẩm thấu ngược đã cho dòng nguyên liệu đi vào khoảng không gian trống giữa các sợi membrane. Khi đó, một số cấu tử sẽ chui qua mao dẫn membrane để vào bên trong sợi và tạo nên dòng permeate. Ưu điểm của mô hình sợi là thiết bị ít chiếm diện tích nhà xưởng dù diện tích membrnae sử dụng rất lớn, ít tốn năng lượng cho quá trình. Khuyết điểm của loại modun này là trong quá trình vận hành, một số sợi membrane dễ bị tổn thương và việc thay thế chúng sẽ tốn kém và phức tạp. Hơn nữa, do đường kính sợi membrane khá nhỏ, những nguyên liệu dạng keo dễ gây tắc nghẽn membrane trong quá trình sử dụng và phải thay membrane mới nếu một vài sợi của membrane bị hỏng.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn BẢNG SO SÁNH MỘT SỐ LOẠI MODUN THƯỜNG GẶP Nhược điểm - Sửa chữa khó khăn - Thể tích lớn, diện tích riêng nhỏ - Giá thành cao

hơ

- Thể tích lớn - Giá thành cao

Ưu điểm - Đơn giản, dễ vận hành - Ít đóng cặn, phù hợp với các dung dịch huyền phù nồng độ cao - Dễ dàng rửa vệ sinh - Trở lực nhỏ - Thích hợp cho phòng thí nghiệm Dạng khung bản (plate & - Tính linh động cao frame module) - Dễ lắp đặt sửa chữa, thay thế - Ít đóng cặn - Phù hợp với kĩ thuật MF, NF, RO - Giá thành rẻ, chế tạo đơn Dạng cuộn xoắn (spiral giản. xvound moduỉe) - Thể tích nhỏ Dạng sợi rỗng (hollow fiber - Dễ chế tạo - Thể tích nhỏ, diện tích module) riêng lớn - Chịu áp tốt - Giá thành rẻ 1.6. Ứng dụng công nghệ màng:

- Tính linh động không cao - Khó vệ sinh

Q uy

Dang modun Dạng ống (tubular module)

ạy

Kè

- Dễ bị fouling (dễ bẩn và tắc) - Tổn thất áp suất lớn - Khi một phần sợ bị hỏng phải thay toàn bộ modun.

 CN Thực phẩm: lọc trong/xử lý nước uống, cô đặc nước trái cây, sữa,…

m /+

 CN Môi trường: xử lý nước thải ,khử khoáng và làm mề m nước, khử màu và các chấ t hữu cơ hòa tan, thu hồi các cấu tử quý,...

 CN Sinh học: thu hoạch sinh khối, cô đặc/ phân tách tế bào protein.

 CN Hóa học: tách dầu, trích ly dầu, tách muối làm ngọt nước biển, loại kim loại nặng, thu hồi chất xúc tác

 Y học: Cô đặc chất kháng sinh trong dung môi hữu cơ, thận nhân tạo,…

1.7. Ưu điểm của công nghệ màng:  Công nghê ̣ sa ̣ch và dễ vâ ̣n hành  Có thể thay thế đươ ̣c nhiề u quá trın ̀ h hóa lý truyề n thố ng: lo ̣c, chưng cấ t, trao đổ i ion  Ta ̣o ra sản phẩ m có chấ t lươ ̣ng cao  Thuâ ̣n lơ ̣i cho viê ̣c thiế t kế những hê ̣ thố ng có tı́nh linh hoa ̣t cao.  Tuy nhiên chi phí chế tạo hệ thống khá đắt mặc dù một số loại màng rất rẻ. 1.8.Tương lai phát triển.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Ở nước ta, việc nghiên cứu và ứng dụng kĩ thuật màng còn rất nhiều hạn chế. Chúng ta chủ yếu ứng dụng kĩ thuật màng để xử lý nước hoặc áp dụng ở quy mô thí nghiệm. Hiện tại, số lượng công trình nghiên cứu về việc ứng dụng kí thuật màng trong sản xuất thực phẩm còn khá khiêm tốn. về công nghệ chế tạo thiết bị, nước ta còn hạn chế trong công nghệ cũng như trinh đọ kĩ thuật, do đó lĩnh vực này chưa được phát triển tại Việt Nam.

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Tuy nhiên trong tương lai kỹ thuật màng được xem là hướng đầu tư mũi nhọn và thiết yếu để dần thay thế các kỹ thuật truyền thống khác nhằm nâng cao chất lượng, năng suất, giá thành sản phẩm.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

PHẦN 2 : QUÁ TRÌNH THẤM VI LỌC (MF) 2.1. Khái niệm, đặc điểm : Vi lọc (Microfiltration – MF) là quá trình lọc màng thực hiện ở áp suất thấp không quá 2 bar Vi lọc không làm biến chất các thành phần của dung dịch lọc, chỉ giữ lại các phần tử huyền phù hoặc keo ion mà có trọng lượng phân tử trên 50.000 hoặc kích thước lớn hơn 0,1 micromet. Các đặc tính cụ thể

hơ

- Loại màng : Đối xứng. Độ dày màng 10 – 150 µm. Kích thước lỗ xốp : 0,1-1µm. - Áp suất động lực : 0,1-2 bar

Q uy

- Cơ chế hoạt động : Cơ chế sàng lọc. - Vật liệu chế tạo màng : Polyme, sợi, gốm sứ.

Lọc chéo dòng (Cross-flow)

m /+

Lọc một chiều tĩnh (Dead-End)

ạy

2.2.1 Các quá trình phân tách:

Kè

2.2. Các quá trình, mô hình hóa áp dụng

- Khả năng loại bỏ được : Chất rắn lơ lửng, huyền phù, keo, men, vi khuẩn, phân tử protein có trong sữa hay ngũ cốc,…

a. Hình thức lọc tĩnh (Dead-end Separation): Dead-end là hình thức lọc trong đó dòng nhập liệu chảy vuông góc với membrane, dung môi và các phần tử có kích thước và khôi lượng phân tử thích hợp sẽ chảy qua membrane bởi áp suất. Các phần tử có kích thước lớn hơn hoặc bằng đường kính lỗ mao quản sẽ bị giữ lại bên trên bề mặt hoặc bên trong membrane. Theo thời gian các phần tử đó sẽ tích tụ, làm tăng trở lực của quá trình phân riêng và làm cho lưu lượng dòng permeate giảm dần. Để tiếp tục quá trình phân riêng, người ta phải thay hoặc vệ sinh membrane.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Hai kỹ thuật membrane thường sử dụng mô hình này là: kỹ thuật vi lọc với lưu lượng dòng permeate không đổi (Dead-end microfiltration with constant flux) và vi lọc với áp suất không đổi (Dead-end microfiltration with constant pressure drop). Trong kỹ thuật vi lọc với lưu lượng dòng permeate không đổi, người ta phải thay đổi áp lực đảm bảo lưu lượng dòng permeate ổn định trong khi trở lực lọc tăng dần. Ngược lại, trong kỹ thuật vi lọc với áp suất không đổi, lưu lượng dòng permeate sẽ giảm dần do trở lực lọc tăng dần theo thời gian. Đây là mô hình chỉ sử dụng trong các phòng thí nghiệm dùng để xử lý các dung dịch có thể tích nhỏ.

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

- Ưu điểm: Chất lượng dòng nước trong tốt. Lượng nước thải ít. - Nhược điểm: Hình thành lớp cặn lớn bám trên bề mặt, cản trở quá trình lọc, làm giảm năng suất, màng lọc có tuổi thọ không cao.

- Giải pháp khắc phục : Sục rửa lớp cặn. Tuy nhiên, sục rửa lớp cặn chỉ loại bỏ lớp cặn một cách nhất định mà không triệt để. Đến thời điểm, lượng nước trong không đáp ứng được yêu cầu về chất lượng, lưu lượng thì giải pháp tiếp theo là thay thế màng lọc.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

b. Hình thức lọc chéo dòng (Cross-flow Separation) Cross-flow là hình thức lọc trong đó dòng nhập liệu chảy song song với bề mặt membrane. Dung môi và các phần tử có kích thước và khôi lượng phân tử thích hợp sẽ đi qua membrane nhờ áp lực của bơm và tạo thành dòng permeate, các phần tử còn lại không đi được qua membrane sẽ tiếp tục chảy ra ngoài tạo thành dòng retentate, đồng thời dòng này sẽ kéo theo các phần tử bám trên bề mặt membrane. Vì vậy, mô hình này ít bị tắc nghẽn hơn so với mô hình Dead-end và có thể hoạt động liên tục trong thời gian dài.

- Ưu điểm:

hơ

Lớp cặn bám trên màng lọc nhỏ

Chất lượng dòng lọc tốt

Q uy

Năng suất lớn

- Nhược điểm: Tốn nhiều lượng nước thải không cần thiết.

m /+

ạy

Kè

- Để hạn chế lượng nước thải ta có thể cho nước sau khi lọc ta cho tuần hoàn trở lại.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

2.2.2. Mô hình hóa quá trình:

Q uy

hơ

a. Mô hình thủy động lực học

m /+

ạy

Kè

Ở chế độ dòng chảy xoáy, hiệu quả lọc là tốt hơn do tạo được động lực lọc mạnh, lưu lượng nước trong lớn hơn.

Tùy thuộc vào tương quan các lực, ta sẽ tính được tốc độ sục qua để bụi không rơi trở lại bề mặt màng. Vận tốc dòng càng lớn, hạt càng khó bị lắng xuống, song tổn thất áp suất lại tăng. Do đó cần chọn vận tốc dòng vào thích hợp. b. Mô hình khuếch tán mở rộng Deff =

. Ƞ

f(Ws1) 26

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Trong đó: 

B: Hệ số xác định bằng thực nghiệm.

c. Mô hình lớp cặn: vp= Ƞ

( Ƞ . .

F(Δp)

RDS =

)

Rm: trở lực màng. RDS: trở lực lớp cặn.

Q uy

 

hơ

Trong đó:

d. Mô hình cân bằng

m /+

ạy

Kè

Để quá trình diễn ra ổn định và liên tục, xây dựng mô hình cân bằng.

Giai đoạn khởi động: tốc độ dòng nước trong giảm dần, do theo thời gian lớp cặn hình thành trên bề mặt màng, cản trở dòng lọc. Dung dịch lọc tới màng phải qua lớp cặn trước, nên trên lớp cặn có nồng độ dung dịch cao, dẫn tới hình thành gradient nồng độ - dòng khuếch tán nồng độ từ màng tới tâm dòng. Ngược lại, có dòng đối lưu khuếch tán từ tâm dòng đến lớp cặn.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Q uy

hơ

 Mô hình cân bằng thiết lập sao cho hai dòng khuếch tán đạt cân bằng => tốc độ dòng lọc ổn định.

2.3. Phạm vi ứng dụng, so sánh với các công nghệ khác

Kè

2.3.1. Phạm vi ứng dụng

ạy

Quá trình vi lọc được ứng dụng khá rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: xử lý nước thải, khử trùng, tiền xử lí cho RO và tách photphat sau khi kết tủa. Cụ thể trong các lĩnh vực như sau:

a.Môi trường:

m /+

- Xử lí nước thải của quá trình xử lí sinh học và gia công kim loại

Tình hình ô nhiễm các nguồn nước như sông, hồ và nước ngầm, do việc thải nguồn nước thải chưa được xử lý ở phần lớn ở Việt Nam ngày càng trở nên trầm trọng. Việc xử lý nước thải đạt các yêu cầu về môi trường đồng thời tái sử dụng nước ngày càng được chú trọng. Công nghệ xử lý sử dụng phối hợp phương pháp sinh học và màng vi lọc (Membrane Bioreactor - MBR) là một công nghệ hứa hẹn cho xử lý nước thải từ các khu dân cư, du lịch và nước thải công nghiệp.

Điểm khác biệt căn bản của MBR so với quá trình xử lý bằng phương pháp bùn hoạt tính thông thường là: tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải sau giai đoạn xử lý sinh học bằng các màng vi lọc thay cho giai đoạn phức tạp bao gồm quá trình lắng thứ cấp, lọc cát và khử trùng. Màng vi lọc được ngâm trực tiếp vào trong bể phản ứng hiếu khí.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tách và sử dụng lại sơn tĩnh điện, tách dầu khỏi nhũ tương

Kè

Q uy

hơ

Hình 1. Công đoạn lắng thứ cấp, bể lọc cát và khử Hình 2. Ảnh chụp SEM cho kích thước lỗ 0,1 µm trùng được thay thế bằng các modun màng vi lọc lắp và nguyên lý tách chất rắn và vi sinh bằng màng vi trực tiếp trong bể xử lý hiếu khí lọc sau quá trình xử lý sinh học

b.Công nghiệp dược:

m /+

ạy

Trong ngành công nghiêp hóa dầu việc tách nước / dầu là vô cùng cần thiết. Bùn, tạp chất, chất gây ô nhiễm, vi sinh vật, nước thải phát sinh từ việc rửa dầu thô là những vấn đề cần được giải quyết. Tái chế dầu đã qua sử dụng cũng là chủ đề nóng trong việc bảo vệ môi trường, hướng tới việc phát triển bền vững.

- Làm sạch dung dịch kháng sinh Việc xử lí các quá trình liên quan đến dược phẩm luôn đòi hỏi yêu cầu về điều kiện làm việc của hệ thống tách như nhiệt độ, dung môi mạnh, axit và kiềm. Kỹ thuật vi lọc cho phép lựa chọn điều kiện sản xuất phù hợp trong trường hợp này

- Làm sạch, tách chiết enzyme và các chể phẩm nhiễm khuẩn

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Khi các tế bào còn nguyên vẹn, các enzym tồn tại bên ngoài tế bào. Là một phương pháp tách vật lí, lọc màng được coi là công nghệ tiên tiến để xử lí nước dùng lên men và thu hoạch enzyme cần tách. c. Công nghiệp thực phẩm:

- Chế biến sữa

Trong quá trình sản xuất sữa việc nhiễm vi khuẩn và các bào tử có hại cho sữa sẽ ảnh hưởng đến chất lượng cũng như thời hạn sử dụng của sữa. Kĩ thuật vi lọc cho phép giải quyết vấn đề trên một cách triệt để mà chất lượng của sữa vẫn được đảm bảo.

Q uy

Tăng nồng độ nước quả

m /+

ạy

Kè

hơ

Kĩ thuật vi lọc còn được sử dụng để tách Casein (sữa keo) từ sữa. Casein được dùng làm thực phẩm và nhất là trong việc chế tạo mỹ phẩm. Nó còn được dung để cán giấy và chỉ may cho láng, vải không thấm nước, làm keo và bột đánh bóng quý kim.

Nước quả cô đặc là một sản phẩm sơ chế từ trái cây, bởi thành phần chủ yếu của nước ép có tới 60-80% khối lượng là nước. Còn lại là đường, vitamin, khoáng chất. Như vậy việc vận chuyển hoa quả tươi chưa tính sơ, cùi, hạt mà chỉ tính nước ép thôi thì việc vận chuyển chúng đã chiếm chi phí không nhỏ. Nước ép trái cây, hay nước quả cô đặc góp phần làm giảm chi phí vận chuyển, giải quyết vấn đề dư thừa trái cây khi vào chính vụ, đem lại hiệu quả kinh tế không hề nhỏ.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

2.3.2 So sánh với các công nghệ khác Đặc điểm của các quá trình màng được trình bày trong bảng sau: Ultrafiltration

Microfiltration

Bất đôi xứng

Bề dày

150 µm

150-250 µm

Bất đôi xứng Đối xứng 10-150 µm

Lớp film

1 µm

Kích thước lỗ

< 0.002 µm CA Lớp mỏng

1 µm 0.2 - 0.02 µm

4 - 0.02 µm

Ceramic PSO, PVDF, CA

Ceramic pp, PSO, PVDF

hơ

Q uy

Vật liệu

Nanofiltration

Membrane

Reverse Osmosis Bất đôi xứng

Lớp mỏng

Dạng ống

Phân tử lớn, các hạt rắn, vi khuẩn

Dạng ống

Dạng ông

Dạng cuộn xoắn

Dạng sợi rỗng

m /+

Dạng cuộn xoắn Dạng cuộn xoắn Dạng tấm bản

Dạng tâm bản Dạng sợi rỗng

Dạng tấm bản

Chất có phân tử lượng lớn, protein, polysaccharide, virus

Kè

Dạng ống

Mô đun

HMWC, mono,di và oligosaccharide Ion đa hóa trị

ạy

Khả năng tách

HMWC, LMWC NaCl, glucose, Aminoacids

15- 150 bar 5-35 bar 1- l0 bar < 2 bar Áp suất quá trình (Nguồn: Munir Cheryan, Ph.D. Ultrafiltration and Microfiltration Handbook, Technomic publishing co, inc, 1998)

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

KẾT LUẬN Các quá trình lọc màng tuy chỉ được áp dụng trong thực tế vài chục năm trở lại đây, nhưng chúng đã nhanh chóng đã đóng vai trò quan trọng trong sản xuất và đời sống của con người. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì công nghệ vật liệu và các phương pháp chế tạo màng ngày càng phát triển, các quá trình màng ngày càng được ứng dụng nhiều trong công nghiệp sản xuất.

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Quá trình vi lọc là một trong những quá trình quan trọng trong công nghệ màng lọc hiện nay. Thực hiện quá trình vi lọc tương đối đơn giản, không đòi hỏi những điều kiện quá cao về chế tạo màng cũng như là đảm bảo áp suất làm việc. Tuy nhiên quá trình lại chỉ mới thực hiện được công đoạn lọc sơ bộ, chưa đi đến việc lọc triệt để các thành phần trong dung dịch lọc. Do vậy đây được coi là công đoạn tiền đề xử lí dịch lọc trước khi thực hiện các quá trình lọc tiếp theo như NF và RO.