Xử lý nước siêu tinh khiết là yêu cầu bắt buộc trong nhiều ngành công nghiệp như: công nghệ bán dẫn, dược phẩm, y tế, thực phẩm và nước uống,…. Nước siêu tinh khiết giúp cho quá trình sản xuất hoạt động ổn định và tạo ra các sản phẩm đạt chất lượng cao đáp ứng yêu cầu của người sử dụng. Trong bài viết này, ATS Water Technology mời Quý khách hàng cùng tìm hiểu về nước siêu tinh khiết là gì? Giải pháp xử lý nước siêu tinh khiết hiệu quả trong công nghiệp.

xu ly nuoc sieu tinh khiet trong cong nghiep

1. Nước siêu tinh khiết là gì?

Nước siêu tinh khiết là nguồn nước không chứa bất kỳ ion nào và đã hoàn toàn loại bỏ các chất gây ô nhiễm như hợp chất hữu cơ và vô cơ, chất rắn hòa tan, kim loại nặng, chất dễ bay hơi và không bay hơi, khí hòa tan, virus và vi khuẩn. Nguồn nước này sử dụng cho các ngành công nghiệp và quá trình sản xuất đặc biệt, nơi yêu cầu chất lượng nước tinh khiết cao nhất.

2. Các thông số cần kiểm soát trong quá trình xử lý nước siêu tinh khiết

Để đảm bảo nguồn nước siêu tinh khiết, nhiều thông số khác nhau được theo dõi trong và sau quá trình xử lý. Các thông số này bao gồm:

2.1. Điện trở suất

Giá trị này được đo bằng centimet mega-ohm hoặc Mohm-cm. Nồng độ chất gây ô nhiễm ion thấp tạo ra giá trị điện trở suất cao. Giới hạn trên về mặt lý thuyết đối với mức ô nhiễm ion bằng 0 là 18,25 Mohm-cm. Theo hướng dẫn của Tổ chức công nghệ chất bán dẫn quốc tế (ITRS) điện trở suất của nước siêu tinh khiết ở 25°C là >18,0 Mohm-cm.

2.2. Tổng lượng cacbon oxy hóa (TOC)

TOC được đo theo đơn vị phần tỷ (ppb). Carbon oxy hóa có nguồn gốc từ carbon vô cơ (tức là cacbonat khoáng) và hữu cơ (bao gồm cả các chất gây ô nhiễm sinh học và nhân tạo) trong nước cấp thô. Thông thường, màng RO, trao đổi ion được sử dụng để giảm TOC xuống mức yêu cầu trong hệ thống xử lý nước siêu tinh khiết. Theo hướng dẫn của ITRS cho TOC là <1,0 ppb.

2.3. Oxy hòa tan (DO)

DO được đo bằng pin điện hóa. Thông thường, mức DO trong các nhà máy hiện đại nhỏ hơn 5 ppb.

2.4. Chất dạng rắn hạt

Theo Hướng dẫn ITRS hiện tại chỉ số chất rắn dạng hạt cần kiểm soát là <0,3 hạt/ml, đường kính hạt 0,05 micron. Theo định hướng đến tương lai đã có những đề xuất về thông số kỹ thuật ở mức <10 hạt/ml có đường kính lớn hơn 10 nm.

2.5. Vi khuẩn

Một số vi khuẩn có thể tồn tại trong quá trình xử lý UPW và chúng gây ra mối đe dọa sinh học và hạt đối với các thiết bị. Thông thường vi khuẩn được kiểm soát ở mức <1 CFU/100ml.

2.6. Silica

Silica, thường được đo theo đơn vị ppb, có trong nước cấp dưới dạng silicat và silica polymer (dạng keo). Thông thường, thông số kỹ thuật giới hạn đối với tổng lượng silica là 0,2 – 1,0 ppb đối với silicat hòa tan và 0,3 – 2,0 ppb đối với silica dạng keo.

2.7 Ion và kim loại

Chất rắn hòa tan trong nước cấp bao gồm hỗn hợp cân bằng điện tích của cation (chủ yếu là kim loại) và anion. Những tạp chất này được bằng màng RO và nhựa trao đổi ion. Nồng độ chấp nhận được của các ion và kim loại trong nằm trong khoảng từ 0,02 đến 1 ppb, tùy thuộc vào ứng dụng.

3. Giải pháp xử lý nước có độ tinh khiết cao hiệu quả

Để có một nguồn nước đạt tiêu chuẩn siêu tinh khiết cần phải xây dựng một quy trình công nghệ và hệ thống xử lý nước siêu tinh khiết đạt tiêu chuẩn. Quy trình xử lý nước siêu tinh khiết thường bao gồm hệ thống tiền xử lý nước thô, hệ thống màng RO và hệ thống xử lý bậc cao sau hệ thống RO để mang lại nguồn nước siêu tinh khiết đạt yêu cầu.

giai phap xu ly nuoc sieu tinh khiet

Dưới đây là một quy trình công nghệ điển hình để xử lý nước siêu tinh khiết

Thuyết minh sơ đồ công nghệ

3.1. Giai đoạn tiền xử lý

Nước chứa trong bồn sẽ được bơm vào thiết bị lọc tự rửa Amiad có kích thước lọc 200-300 micron để loại bỏ một phần chất rắn lơ lửng trong nguồn nước và bảo vệ Hệ UF (Ultrafiltration) phía sau.

Nước sau khi lọc qua thiết bị Lọc đĩa/Lọc lưới sẽ được đưa trực tiếp đến hệ thống UF. Nước sau khi lọc qua thiết bị Lọc đĩa/Lọc lưới sẽ được đưa trực tiếp đến hệ thống UF. Với kích thước lọc 0.02µm và cơ chế lọc từ trong ra ngoài (inside-out) độc đáo, màng UF X-Flow của Pentair lọc sạch các tạp chất có kích thước nhỏ hơn cả vi khuẩn, loại bỏ các chất keo, nhũ tương, chất rắn lơ lửng và hầu hết các phần tử lớn trong nước. Nước sau khi lọc qua UF sẽ được chứa vào bồn.

Nguồn nước được chứa tại bồn UF sẽ được đưa đến hệ thống RO bằng bơm ly tâm trục ngang và bơm cao áp, vị trí giữa bơm ly tâm trục ngang và bơm cao áp sẽ có bộ lọc tinh Aqualine 5 micron để lọc bụi, cặn bẩn nhằm bảo vệ bơm cao áp và hệ thống RO.

Đồng thời, hóa chất chống cáu cặn PWT cũng được bơm định lượng bơm vào hệ thống RO. Hóa chất của PWT giúp kiểm soát tốt các thành phần gây cáu cặn như cacbonat, sunfat, phosphat, hydroxit kim loại, silica,.. giúp tăng tuổi thọ màng, tăng hiệu quả xử lý của màng và kéo dài thời gian giữa các chu kì CIP (Clean In Place) giúp tiết kiệm chi phí vận hành. Hơn thế nữa, hóa chất PWT rất an toàn cho vật nuôi khi có chứng chỉ NSF/Ansi phù hợp cho ăn uống.

3.2. Giai đoạn xử lý chính

Với sự kiểm soát nghiêm ngặt và yêu cầu chất lượng nước cao, hệ thống RO sử dụng màng RO LG BW 400 R G2 là loại màng RO được sản xuất dựa trên nền tảng công nghệ cấu trúc vật liệu nano TFN (Thin Film Nanocomposite) mang lại khả năng khử muối cao lên đến 99,8% loại bỏ hầu hết các tạp chất có trong nguồn nước giúp mang lại nguồn nước có chất lượng tốt nhất, đạt tiêu chuẩn trước khi vào thiết bị EDI. Bên cạnh đó, LG BW 400 R G2 còn sử dụng công nghệ Feed Spacer low dP giúp giảm thiểu sự chênh lệch áp suất, giảm sự hình thành cặn bẩn trên bề mặt màng và giảm thiểu tổn thất áp suất giúp kéo dài tuổi thọ hệ thống RO, tăng hiệu quả xử lý và tiết kiệm chi phí đầu tư và vận hành cho khách hàng.

Bảo vệ màng RO là vỏ RO Codeline của Pentair có khả năng chịu được các mức áp suất vận hành cao, giúp bảo vệ màng RO tránh khỏi các tác động có hại từ bên ngoài và hạn chế các vấn đề rò rỉ nước trong quá trình vận hành.

Nước sạch sau hệ thống RO Pass 2 sẽ được đưa đến hệ thống EDI. EDI (Electrodeionization) là một công nghệ xử lý nước bằng điện sử dụng điện cực, màng trao đổi ion và hạt nhựa trao đổi để loại bỏ các chất ion hóa khỏi nước. Kỹ thuật lọc nước EDI là kỹ thuật lọc nước tiên tiến nhất hiện nay và thường được lắp đặt sau hệ thống RO 2 cấp (2 pass RO). Nước thành phẩm sau EDI có thể đạt tới điện trở kháng tối đa 18,2 MΩ∙cm đạt tiêu chuẩn kiểm soát nghiêm ngặt.

Nước sau khi xử lý qua hệ thống EDI sẽ đưa vào hệ thống hạt nhựa trao đổi ion để loại bỏ các ion còn sót lại trong nguồn nước. Đảm bảo chất lượng nguồn nước luôn ổn định.

so do quy trinh cong nghe xu ly nuoc sieu tinh khiet

4. Các ứng dụng chính của nước siêu tinh khiết

Nước siêu tinh khiết rất cần thiết trong một số ngành công nghiệp và quy trình nhất định, nơi mà sự hiện diện của chất gây ô nhiễm ở mức độ thấp có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng. Một số ứng dụng và ngành công nghiệp cần nước siêu tinh khiết cho hoạt động vận hành bao gồm:

4.1. Các ngành Công nghiệp Dược phẩm & Công nghệ sinh học và R&D

Nước siêu tinh khiết đóng một vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp dược phẩm và công nghệ sinh học. Nó được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thuốc, mỹ phẩm và các sản phẩm chăm sóc cá nhân cũng như trong các dung dịch vô trùng. Nó được sử dụng để làm sạch các thiết bị trong phòng thí nghiệm nhằm ngăn chặn dược phẩm bị ô nhiễm trong quá trình sản xuất.

4.2. Làm sạch và khử trùng thiết bị y tế

Nước siêu tinh khiết rất cần thiết để làm sạch và khử trùng các thiết bị và dụng cụ phẫu thuật y tế nhằm ngăn ngừa ô nhiễm và nhiễm trùng có thể xảy ra.

4.3. Ngành Thực phẩm và nước uống

Ngành F&B sử dụng nước siêu tinh khiết cho các ứng dụng đòi hỏi chất lượng nước cao, bao gồm sản xuất sữa bột trẻ em, các sản phẩm từ sữa, nước ngọt và bia, trong đó ngay cả một lượng nhỏ chất gây ô nhiễm cũng có thể ảnh hưởng đến chất lượng và độ an toàn của sản phẩm.

4.4. Sản xuất chất bán dẫn và điện tử

Nước siêu tinh khiết được sử dụng để làm sạch và rửa chất bán dẫn và bảng mạch in trong quá trình sản xuất nhằm loại bỏ các hạt và chất gây ô nhiễm có thể ảnh hưởng đến hiệu suất. Nó cũng được sử dụng để làm sạch bảng mạch trong quá trình lắp ráp các thiết bị điện tử và vi điện tử nhằm loại bỏ cặn mà không làm nhiễm bẩn các linh kiện nhạy cảm.

4.5. Công nghiệp hóa chất

Nước siêu tinh khiết được sử dụng trong tổng hợp hóa học, sản xuất và kiểm soát chất lượng để ngăn chặn phản ứng với tạp chất và duy trì kết quả chính xác trong thử nghiệm phân tích.

4.6. Nhà máy điện

Trong các nhà máy điện, nước siêu tinh khiết được sử dụng để tạo hơi nước, đồng thời đóng vai trò trong hệ thống làm mát và làm nước cấp cho nồi hơi áp suất cao. Việc thiếu khoáng chất trong nước siêu tinh khiết sẽ ngăn ngừa sự đóng cặn và ăn mòn trong nồi hơi và tua-bin, do đó giúp tăng hiệu suất, giảm thời gian ngừng hoạt động và kéo dài tuổi thọ của các thiết bị đắt tiền.

Tóm lại xử lý nước siêu tinh khiết rất quan trọng cho các ngành công nghiệp hiện nay. Nước siêu tinh khiết giúp cho quá trình sản xuất hoạt động ổn định và tạo ra các sản phẩm đạt chất lượng cao đáp ứng yêu cầu của người sử dụng.

5. Câu hỏi thường gặp

Quy trình xử lý nước siêu tinh khiết có những yếu tố nào cần kiểm tra chất lượng?

Quy trình xử lý nước siêu tinh khiết đòi hỏi kiểm tra chất lượng nước để đảm bảo nước đạt được tiêu chuẩn tinh khiết cao. Dưới đây là một số yếu tố quan trọng cần kiểm tra:

  • Nồng độ ion
  • Hàm lượng chất hữu cơ
  • Điện môi và độ dẫn điện
  • Silica
  • Kim loại

Nước siêu tinh khiết có những tiêu chuẩn nào để đảm bảo độ tinh khiết cao?

Dưới đây là một số tiêu chuẩn quan trọng mà nước siêu tinh khiết thường phải đáp ứng:

  • Tiêu chuẩn ASTM D1193: Tiêu chuẩn về độ tinh khiết của nước siêu tinh khiết được sử dụng trong các ứng dụng y tế, khoa học và công nghiệp.
  • Tiêu chuẩn ISO 3696: Tiêu chuẩn này xác định các yêu cầu chất lượng cho nước siêu tinh khiết và các loại nước khác được sử dụng trong phân tích hóa học.
  • Tiêu chuẩn USP (United States Pharmacopeia): Tiêu chuẩn này áp dụng cho nước siêu tinh khiết được sử dụng trong sản xuất và kiểm tra dược phẩm.
  • Tiêu chuẩn EP (European Pharmacopoeia): Tiêu chuẩn này tương tự tiêu chuẩn USP và áp dụng cho các quốc gia thành viên của Liên minh Châu Âu.

Nước siêu tinh khiết có thể sử dụng cho gia đình không?

Có, nước siêu tinh khiết có thể sử dụng cho gia đình. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng quá trình sản xuất nước siêu tinh khiết phức tạp và đòi hỏi các thiết bị và công nghệ chuyên dụng, do đó, việc cung cấp nước siêu tinh khiết cho gia đình không phải lúc nào cũng hiệu quả hoặc kinh tế.

Hy vọng qua bài viết này Quý khách hàng đã có thêm nhiều thông tin về nước siêu tinh khiết là gì? Xử lý nước siêu tinh khiết hiệu quả và ứng dụng của nước siêu tinh khiết trong các ngành công nghiệp. Công ty Công Nghệ Nước ATS là đơn vị tư vấn giải pháp, công nghệ và cung cấp thiết bị xử lý nước hàng đầu tại Việt Nam. Quý khách hàng có nhu cầu cần tư vấn xin vui lòng liên hệ!

CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ NƯỚC ATS