Sơ lược về Công nghệ CDI trên thế giới
Công nghệ lọc nước CDI = Khử ion điện dung (CDI):
Khử ion điện dung (Capacitive deionization = CDI) là công nghệ lọc nước sử dụng các điện cực để loại bỏ các loại ion tích điện khỏi dung dịch nước. Vì CDI rất tiết kiệm năng lượng nên nó có thể thay thế nhiều công nghệ khử muối trong nước, đặc biệt khi sử dụng cho các dòng có nồng độ mol thấp như nước lợ, nước ngầm và nước mặt. Công nghệ này dựa trên sự hấp thụ điện ion trên bề mặt của một cặp điện cực tích điện được làm từ vật liệu carbon có độ xốp cao.
Trước tình hình nguồn nước bị ô nhiễm như hiện nay, việc có một nguồn nước sạch để sử dụng chính là nhu cầu của tất cả mọi người. Công nghệ CDI ra đời, mang đến sự tiện ích cho người tiêu dùng khi cung cấp nguồn nước không những sạch mà còn bổ sung nhiều khoáng chất có lợi cho cơ thể. Cùng tìm hiểu về công nghệ lọc nước CDI.
Tìm hiểu về công nghệ CDI:
Khử ion điện dung (CDI):
Công nghệ này hoạt động bằng cách truyền nước cấp giữa hai điện cực xốp, cực âm (+) và cực dương (-). Các hạt tích điện tách ra khỏi nước cấp dựa trên điện tích của chúng (Chu trình hấp phụ). Cặp điện cực xốp được tích điện với hiệu điện thế đặt vào thường là 1-1,4 V và các hạt tích điện (ion muối) có trong nguyên liệu sẽ di chuyển thành các lớp điện kép dọc theo bề mặt lỗ rỗng ở bề mặt phân cách cacbon/nước, loại bỏ các ion khỏi nguyên liệu. Nước. Các hạt tích điện được giữ tĩnh điện trong lớp kép cho đến bước phóng điện, khi nguồn điện bên ngoài bị chập hoặc cực tính của nó bị đảo ngược. Trong quá trình phóng điện, sự giải phóng các hạt tích điện tạo ra dòng nước muối (Chu trình giải hấp) và điện tích rời khỏi tế bào có thể được tận dụng để phục hồi năng lượng, tương tự như năng lượng từ tụ điện phóng điện.
Những tiến bộ trong công nghệ đã đạt được thông qua việc tối ưu hóa vật liệu điện cực, vật liệu cacbon (than hoạt tính, ống nano cacbon và graphene), cũng như trong kiến trúc và phương thức vận hành của hệ thống.
Các ứng dụng hữu ích của CDI bao gồm khử muối, xử lý nước thải và làm mềm nước. Ngoài ra, CDI có thể được sử dụng để loại bỏ các chất gây ô nhiễm như chì và đồng khỏi nước công cộng (do cơ sở hạ tầng kém) tại điểm vào nhà.
Công nghệ CDI chính là hệ thống lọc nước bằng điện cực kết hợp. Hoạt động dựa trên nguyên lý là cho nguồn nước đi song song với màng điện cực, dùng phương pháp điện phân lực hút siêu hấp thu để hút các kim loại nặng, các chất độc.
Ngược lại, những dưỡng chất cần thiết cho cơ thể như: K,Mg, Ca, Na,…sẽ được giữ lại một phần tự nhiên. Đây là điều đặc biệt mà chỉ có công nghệ CDI làm được, bởi so với những công nghệ lọc nước truyền thống, chỉ dùng màng lọc và bơm để đẩy nước qua một màng lỗ nhỏ để loại các chất bản lớn, nhưng nhược điểm chính của các công nghệ này là nếu lỗ màng lớn thì sẽ không lọc sạch được các ion độc hoặc kim loại nặng trong nước, còn lỗ màng nhỏ quá thì lại loại bỏ hết cả những ion khoáng có lợi cho sức khỏe.
Công nghệ CDI trên thế giới:
Công nghệ CDI được xem là bước đột phá trong công nghệ xử lý nước và môi trường. Bởi với công nghệ lọc nước CDI, nguồn nước sẽ được loại bỏ hoàn toàn các chất có hại, giữ lại những khoáng chất có lợi cho cơ thể. Bên cạnh đó tỷ lệ nước được giữ lại lên tới 90% giảm thiểu việc lãng phí nguồn tài nguyên nước ngọt đang dần khan hiếm hiện nay. Ngoài ra với việc dòng nước đi song song với màng điện cực, không tác động trực tiếp lên màng làm cho thời gian sử dụng của lõi CDI có thể lên tới 10 năm, một con số khá ấn tượng so với các phương pháp lọc nước truyền thống khác.
Công nghệ CDI quan trọng như thế nào trong cuộc sống?
Nguồn nước hiện nay đang bị ô nhiễm hầu hết bởi chính những nguồn thải từ khu công nghiệp và hộ dân cư làm cho nước nguồn khi chưa qua hệ thống lọc thường sẽ chứa các chất có hại như chì, asen, thủy ngân…hay các kim loại nặng như Cadimi, Crom, Đồng, Sắt, Nhôm…..
Các nhà máy xử lý nước với công nghệ đơn giản và xử lý ở mức công suất lớn nên chỉ làm sạch một phần nước về căn bản không loại bỏ được các ion độc hòa tan trong nước và các ion kim loại nặng.
Bên cạnh đó, nước lại rất quan trọng đối với cơ thể, thiếu nước sẽ làm chậm quá trình trao đổi chất, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ. Nhưng nếu con người thường xuyên uống nguồn nước có chứa các chất có hại sẽ rất dễ gây bệnh về đường tiêu hoá và nặng còn có thể gây ung thư.
Tắm rửa bằng nguồn nước chưa được lọc sạch cũng gây ảnh hưởng đến da. Ngoài ra, các vật dụng cũng dễ bị hư hỏng hơn do nước chứa các chất bào mòn có hại.
Công nghệ CDI sẽ giải quyết toàn bộ vấn đề trên, người dân hoàn toàn có thể yên tâm sử dụng nguồn nước sạch, không gây ảnh hưởng sức khoẻ. Do bản chất là sử dụng điện cực để hút các chất gây hại, nên người dùng hoàn toàn có thể điều chỉnh giữ lại lượng khoáng có lợi cho cơ thể.
Khi tăng lực hút lên mức cao nhất, nguồn nước sẽ là tinh khiết, giảm theo từng mức độ thì hàm lượng khoáng có lợi sẽ tăng dần lên theo nhu cầu. Tuy nhiên, người tiêu dùng không nên tăng lực hút đến mức cao nhất, mà hãy chỉnh ở mức độ vừa phải để giữ một lượng khoáng cho cơ thể.
Một gia đình chỉ cần lắp một hệ thống lọc nước đầu nguồn theo công nghệ CDI đã có thể đảm bảo tiêu chuẩn sinh hoạt. Có thể uống nước trực tiếp từ vòi bất kỳ nào trong nhà. Đây chính là đặc điểm giúp cho công nghệ CDI trở thành giải pháp nước sạch tối ưu nhất.
Lắp đăt thực tế lọc tổng gia đình uống trực tiếp tại vòi:
Công nghệ lọc nước CDI – Máy lọc tổng CDI đầu nguồn cho hộ gia đình
Thống kê công nghệ CDI trên thế giới
Theo thống kê đến tháng 10 năm 2019 đã có 608 sáng chế về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ CDI. Những sáng chế ứng dụng lọc nước CDI đầu tiên đã được công bố tại Mỹ vào năm 1995, phương pháp và thiết bị khử ion hấp thụ tĩnh điện, tinh lọc bằng điện hóa và tái tạo điện cực là nội dung được đề cập tới.
Quá trình công bố sáng chế về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ CDI trong xử lý nước theo thời gian được chia làm 2 giai đoạn:
Trong giai đoạn từ năm 1995 – 2009 là 47 sáng chế được công bố, trong gia đoạn đầu khá ít sáng chế được ra đời.
Thống kê CDI:
Giai đoạn từ năm 2009 đến 2019, số lượng công bố sáng chế tăng nhanh, đạt 561 sáng chế, gấp 11 lần so với giai đoạn từ năm 1995 đến 2009. Và trong năm 2018, số lượng sáng chế được công bố nhiều với 84 sáng chế.
Trong mỗi năm, số lượng sáng chế luôn tăng mạnh và được sự quan tâm từ nhiều quốc gia hơn. Các quốc gia sở hữu nhiều các công bố sáng chế nghiên cứu và ứng dụng công nghệ CDI trong xử lý nước là Hàn Quốc, Hoa Kỳ, Trung Quốc, Úc, Nhật, Ấn Độ, Canada, Indonesia, Đức và PhiLippines. Hàn Quốc là quốc gia có công bố sáng chế nhiều nhất, sở hữu 148 sáng chế, chiếm khoảng 24,3% trên tổng số lượng sáng chế của thế giới.
Tham khảo thêm tại: https://www.sciencedirect.com/…/pii/S0079642513000340
Các lĩnh vực nghiên cứu về công nghệ CDI
Dựa trên cơ sở dữ liệu sáng chế quốc tế tiệc cận được, thì các nghiện cứu và ứng dụng về CDI trong xử lý nước được tập trung vào 4 hướng nghiên cứu chính:
Xử lý nước bằng phương pháp điện hóa, điện trường.
Quy trình tách chất lỏng.
Nghiên cứu và chế tạo điện cực chuyên dùng trong công nghệ CDI.
Nghiên cứu sản xuất tụ điện chuyên dùng trong công nghệ CDI.
Trong 4 nghiên cứu thì nghiên cứu về xử lý nước bằng phương pháp điện hóa, điện trường là được quan tâm nhiều nhất (chiếm 54%).
Một số sáng chế tiêu biểu về công nghệ CDI chúng ta có thể kể qua như:
1. Sáng chế số KR2011115B1 công bố năm 2019, được cấp bằng tại Hàn Quốc.
Đề cập đến hệ thống lọc nước CDI với khả năng xử lý các loại nước mặn, hệ thống gồm module khử ion điện dung, trong đó nhiều điện cực dương và điện cực âm được ghép với nhau và bộ phận CDI để xử lý nước nhiễm mặn tại đơn vị là JA CON CO LTD.
2. Sáng chế số US9771282B2 về nghiên cứu thành phần điện cực của thiết bị CDI trong việc xử lý nước cứng công bố năm 2017 tại Mỹ.
Sáng chế đề cập đến nghiên cứu thành phần hữu ích cho chất kết dính điện cực của thiết bị CDI nhằm loại bỏ các ion canxi hoặc magie từ nước cứng, bao gồm polymer ưa nước và một tác nhân liên kết khác.
3. Sáng chế số GB2557005A về phương pháp và thiết bị cung cấp nước siêu tinh khiết công bố năm 2018 tại Anh.
Liên quan đến phương pháp và thiết bị cung cấp nước siêu tinh khiết từ nước cấp có chứa các ion tạo thành độ cứng, nước cấp sẽ được xử lý bằng cách truyền nước liên tục qua bộ phận thẩm thấu, khử ion điện dung, điện cực hóa nhằm siêu hấp thụ các ion gây độ cứng cho nước.
4. Sáng chế số US10040706B2 về thiết bị xử lý nước bằng công nghệ siêu hấp thu CDI năm 2018 tại Mỹ.
Nói về thiết bị xử lý nước bằng công nghệ CDI. Thiết bị có bộ phận van tự động, bao gồm van thoát nước, van sẽ đưa dòng chảy từ hạ lưu của thiết bị ra bên ngoài. Thiết bị có một bộ phận điều khiển tự động để kiểm soát mở và đóng van thoát nước.
Chúng ta có thể thấy được rằng trong 24 năm từ 1995 đến năm 2019, đã có đến 608 sáng chế và ứng dụng công nghệ CDI trong xử lý nước được công bố tại 24 quốc gia và tổ chức WO và EP.
Kết luận: CDI là một công nghệ phổ biến trên thế giới và được nhiều quốc gia phát triển ứng dụng. Nhưng vì mỗi quốc gia có đặc điểm nguồn nước riêng nên sẽ có các thiết kế để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng CDI. Tại thị trường Việt Nam với đặc điểm nguồn nước đang bị đa ô nhiễm do tình trạng nước thải từ các khu công nghiệp và nước thải sinh hoạt ngày một tăng. Ứng dụng của công nghệ CDI thể hiện được hiệu quả rõ nét trong việc lọc nước đầu nguồn (lọc nước cấp, lọc nước thủy cục, lọc nước giếng khoan…) để loại bỏ các ion âm chất độc, ion kim loại nặng trong nước và giữ lại một phần khoáng tự nhiên tốt cho người sử dụng.
Địa chỉ lắp máy lọc công nghệ CDI – Kỹ Nghệ Nước Nam Quân
Nhà phân phối và hợp tác chiến lược với công ty Max Dream nơi TS Đỗ Hữu Quyết người đã phát triển thiết bị ứng dụng công nghệ CDI (Capacitive Deionization) tại Hà Nội và các tỉnh phía Bắc = Công ty CP Kỹ nghệ nước Nam Quân.
Địa chỉ tại số 8 ngõ 48 Đàm Quang Trung, Long Biên, Hà Nội
Giải pháp cho vấn đề về nước trong thời đại mới:
| Kỹ Nghệ Nước | Kỹ Nghệ Nước Nam Quân bao gồm: ✔️ Kỹ nghệ về cấu trúc của nước ✔️ Kỹ nghệ xóa bộ nhớ của nước ✔️ Kỹ nghệ lọc và loại bỏ thành phần tạp chất, các chất có hại trong nước ✔️ Sử dụng các công nghệ lọc nước hiện đại và công nghệ riêng của Kỹ Nghệ Nước Nam Quân ✔️ Kỹ nghệ lọc nước giếng khoan và nước máy trong thành phố ✔️ Tạo ra nước theo yêu cầu! … Và nhiều hơn thế nữa |
| Liên Hệ | Trên Website chính thức: HÃY LIÊN HỆ CHÚNG TÔI – TRỤ SỞ CHÍNH Trên mạng xã hội: facebook.com/namquanjsc Nhóm: Tracking Tartaria |