Xử lý nước - quy trình lọc than hoạt tính

1. Lọc than hoạt tính là gì?

Hệ thống lọc than hoạt tính dược phẩm thường được thiết kế trong quá trình tiền xử lý, được đặt sau quá trình làm mềm nước, trước khi nước đi vào màng thẩm thấu ngược, hệ thống xử lý nước đa tầng hoặc chưng cất nén hơi theo tiêu chuẩn dược điển. Bộ lọc thường được làm bằng vật liệu thép không gỉ, vật liệu lọc than hoạt tính là các hạt than có kích thước khác nhau, từ 10 đến 50 mesh. Các hạt than hoạt tính được làm từ vỏ dừa, thường được đốt trong môi trường chứa nitơ hoặc các khí trơ khác, trong điều kiện không có oxy, sau đó than này được hoạt hóa bằng phương pháp hơi nước hoặc hóa học. Trong phương pháp hoạt hóa bằng hơi nước, than được nung nóng đến 750-950°C dưới tác dụng của hơi nước. Than hoạt tính bằng hơi nước có kích thước lỗ xốp rất nhỏ, lý tưởng cho việc hấp phụ các thành phần trong nước. Trong phương pháp hoạt hóa than bằng hóa học, than được trộn với bột kẽm clorua và nung nóng ở 600-800°C. Than hoạt tính bằng hóa học có kích thước lỗ xốp lớn, lý tưởng cho việc hấp phụ các phân tử lớn hơn trong nước.

2. Tại sao cần lắp đặt hệ thống lọc than hoạt tính?

Quá trình này bắt đầu bằng việc loại bỏ clo và cloramin, vi khuẩn hoặc vi sinh vật là những yếu tố quan trọng cần được xem xét trong quá trình xử lý nước dược phẩm, và đơn vị tiền xử lý hệ thống nước cũng không ngoại lệ. Tuy nhiên, clo ức chế vi sinh vật và gây ra hai rủi ro chính cho thiết bị của đơn vị xử lý tiếp theo:

1. Sự ăn mòn màng thẩm thấu ngược (RO). Thiết bị xử lý nước theo Dược điển sử dụng màng RO, là những vật liệu bán thấm rất mỏng hoạt động như bộ lọc. Màng này nhạy cảm với clo. Theo thời gian, clo có thể phá hủy màng, làm giảm khả năng lọc của nó.

2. Nguy hiểm cho quá trình lọc máu. Clo oxy hóa hồng cầu, giống như nó oxy hóa các phân tử vi khuẩn. Khi tế bào bị oxy hóa, kali bên trong tế bào được giải phóng. Kali làm cho máu có màu đỏ – nó thực sự được sử dụng trong các mũi tiêm gây tử vong để ngừng tim, đó là lý do tại sao nó phải được lọc trước khi sử dụng cho lọc máu, vì vậy nước thành phẩm có nồng độ clo quá cao tiềm ẩn nguy cơ gây hại cho sự an toàn của bệnh nhân.

Rõ ràng là clo hoặc cloramin cần được loại bỏ khỏi nước, và việc loại bỏ clo hoặc cloramin nhằm ngăn ngừa sự xuống cấp màng lọc hoặc nứt ăn mòn do ứng suất clo trong hệ thống thẩm thấu ngược, đảm bảo sự ổn định liên tục của thiết bị lọc màng xử lý cuối cùng và đồng thời đáp ứng các yêu cầu dược điển về nước sử dụng cuối cùng, bao gồm cả clo.

3. Vai trò của lọc than hoạt tính

1. Khử clo

Bộ lọc nước bằng than hoạt tính dạng hạt rất hiệu quả trong việc loại bỏ clo tự do. Các hạt than hoạt tính khử axit hypochlorous (HOCL) thành ion clorua. Theo thời gian, phản ứng của các ion clorua sẽ bị phân hủy, và các ion cacbon mới (chloramine) sẽ được tạo ra, và lượng clo dư trong nước lọc bằng than hoạt tính được giữ ở mức không quá 0,1 ppm.

2. Loại bỏ cloramin

Đặc biệt, monochloramine không được cơ thể hấp thụ tốt. Phản ứng với than hoạt tính không dễ xảy ra. Than hoạt tính xúc tác có thể cung cấp tốc độ phản ứng nhanh hơn so với than củi truyền thống.

3. Hấp phụ vật lý

Than hoạt tính cũng có chức năng hấp phụ vật lý, có thể hấp phụ chất hữu cơ, mùi hôi trong nước, chất keo và chất màu.

4. Những yếu tố nào ảnh hưởng đến hiệu quả lọc than hoạt tính?

Các yếu tố như thời gian tiếp xúc giữa nước và lớp than hoạt tính, nồng độ chất ô nhiễm, nhiệt độ và độ pH của nước ảnh hưởng đến hiệu quả lọc của bộ lọc than hoạt tính. Ở nhiệt độ cao, bộ lọc than hoạt tính không hiệu quả bằng ở nhiệt độ thấp. Độ pH của nước cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ chất ô nhiễm. Khi tăng độ pH lên một đơn vị so với 7, chúng ta cần tăng diện tích bề mặt than hoạt tính lên 20%.

5. Phương pháp khử trùng

Bộ lọc than hoạt tính cũng là một đơn vị tiềm ẩn nguy cơ nhiễm khuẩn, điều này có thể liên quan đến khả năng sử dụng "than hoạt tính tái sinh từ vỏ dừa" trong vật liệu lọc. Vật liệu lọc chất lượng thấp dễ gây nhiễm khuẩn trên diện rộng sau quá trình hấp phụ và bão hòa, do đó bộ lọc than hoạt tính cần được thiết kế có chức năng khử trùng bằng hơi nước, và việc khử trùng lớp than bằng hơi nước tuần hoàn có thể tránh được tình trạng vi sinh vật vượt quá tiêu chuẩn của bộ lọc than hoạt tính tại tỉnh này.

6. Thay thế vật liệu lọc

Việc thay thế vật liệu lọc định kỳ cũng là một hoạt động quan trọng để duy trì sự ổn định của chất lượng nước đã qua xử lý. Giá trị hấp phụ iốt trong ngành là một trong những thông số quan trọng để đánh giá khả năng hấp phụ của than hoạt tính. Giá trị hấp phụ iốt cao giúp kéo dài thời gian hoạt động hiệu quả của than hoạt tính vỏ dừa. Trong điều kiện bình thường, giá trị hấp phụ iốt của than hoạt tính vỏ dừa mới không được thấp hơn 1000mg/g và phải luôn lớn hơn 500 mg/g trong suốt thời gian hoạt động. Việc thay thế vật liệu lọc than hoạt tính định kỳ dựa trên dữ liệu chất lượng nước là một hoạt động quan trọng để duy trì chất lượng nước, nhưng các doanh nghiệp đạt tiêu chuẩn có thể xác định khả năng hấp phụ của than hoạt tính vỏ dừa bằng cách đo giá trị hấp phụ iốt thường xuyên và sử dụng điều này để xác định thời điểm thay thế.