Hotline: 0888870967
Đăng nhập Khuyến mãi
Trang chủ » Công nghệ » Công nghệ khử ion điện dung CDI

Công nghệ khử ion điện dung CDI

Công nghệ CDI

Khử ion điện dung (CDI) là công nghệ khử ion hòa tan trong nước bằng cách áp dụng một điện áp trên hai điện cực. Nói cách khác, CDI là một phương pháp điện hấp thụ sử dụng sự kết hợp của môi trường hấp thụ và điện trường để tách các ion và các hạt mang điện. Các anion, ion mang điện tích âm, được loại bỏ khỏi nước và được lưu trữ trong điện cực dương. Tương tự như vậy, các cation (điện tích dương) được lưu trữ trong điện cực âm. Khi các ion bị phân tách và loại bỏ khỏi nước, nguồn nước sạch được thu thập. Để loại bỏ các ion, các điện cực được đảo chiều để các ion bị đẩy trở lại dòng nước. Lúc này, dòng nước sẽ ở trong chu kỳ xả thải.

Trong lịch sử, CDI được gọi là quá trình khử khoáng điện hóa, “quá trình hấp thụ điện để khử muối trong nước”, hoặc sự hấp thụ điện của các ion muối. Nó cũng có tên là khử muối điện dung, hoặc trong tài liệu thương mại là “CapDI”.

Ngày nay, CDI chủ yếu được sử dụng để khử muối trong nước lợ, là nước có nồng độ muối thấp hoặc trung bình (dưới 10 g/L). Các công nghệ khác dùng để khử ion trong nước là chưng cất, thẩm thấu ngược (RO) và thẩm tách điện. So với RO và chưng cất, CDI được coi là công nghệ khử mặn tiết kiệm năng lượng. Nguyên nhân chủ yếu là do CDI loại bỏ các ion muối khỏi nước, trong khi các công nghệ khác tách nước khỏi dung dịch muối. Do đó, công nghệ CDI có lợi thế hơn khi nồng độ muối trong nước thấp.

Lịch sử phát triển

Năm 1960, hai nhà khoa học Blair và Murphy đã có những báo cáo về khái niệm khử khoáng điện hóa nước. Trong nghiên cứu đó, các nhà khoa học cho rằng các ion đã bị loại bỏ bởi các phản ứng điện hóa với các nhóm hóa học cụ thể trên các hạt cacbon trong điện cực. Năm 1968, đã có những chứng minh về sự thích hợp về mặt thương mại và hoạt động trong thời gian dài của CDI được đưa ra bởi Reid.

Năm 1971, hai nhà khoa học khác là Johnson và Newman đưa ra lý thuyết về sự vận chuyển ion trong các điện cực carbon xốp để tách và lưu trữ ion theo cơ chế tụ điện. Từ năm 1990 trở đi, CDI đã thu hút nhiều sự chú ý hơn do sự phát triển của các vật liệu điện cực mới, chẳng hạn như các gel khí carbon và ống nano carbon. Tới năm 1996, Farmer và các cộng sự cũng đưa ra thuật ngữ khử ion điện dung và lần đầu tiên sử dụng chữ viết tắt phổ biến như hiện nay là “CDI”.

Quy trình hấp thụ và giải phóng

Hoạt động của một hệ thống CDI thông thường qua hai giai đoạn: giai đoạn hấp thụgiai đoạn giải phóng. Giai đoạn hấp thụ là giai đoạn mà nước được khử ion. Giai đoạn giải phóng là giai đoạn mà các điện cực được hoàn nguyên. Trong giai đoạn hấp thụ, một hiệu điện thế trên hai điện cực được áp dụng và các ion bị hấp phụ và loại bỏ khỏi nước.

Đối với các lõi CDI làm từ các điện cực carbon xốp, các ion được vận chuyển đi qua các khe hở giữa các hạt carbon của điện cực đến các lỗ nội hạt (bên trong hạt carbon). Tại đây, các ion bị hấp thụ điện bởi lớp điện kép (EDL). Sau khi các điện cực bão hòa với các ion, các ion bị hấp phụ sẽ được giải phóng để hoàn nguyên các điện cực. Hiệu điện thế giữa các điện cực được đảo chiều hoặc giảm xuống bằng không. Bằng cách này, các ion sẽ rời khỏi lỗ nội hạt carbon và sau đó bị đẩy ra khỏi các điện cực.

Các ion bị đẩy ra khỏi điện cực rồi hòa vào dòng nước và được xả thải. Dòng nước thải có nồng độ muối cao được gọi là dòng nước muối hoặc chất thải cô đặc. Một phần năng lượng đầu vào cần thiết trong giai đoạn hấp phụ có thể được thu hồi trong bước giải phóng này.

Pha hấp thụ:

Các ion từ nước lợ bị phân tách

Pha giải phóng:

Điện cực hoàn nguyên đẩy các ion rời khỏi nó

Ưu điểm của công nghệ CDI

CDI có chi phí đầu tư và cơ sở hạ tầng lắp đặt thấp, vì quy trình hoạt động không yêu cầu áp suất hoặc nhiệt độ cao. Do đó hệ thống CDI có thể dễ dàng gia tăng quy mô, lắp đặt và quản lý vận hành.

Trong quy trình CDI, chi phí năng lượng cho mỗi thể tích nước được xử lý tương đương với lượng muối đã bị loại bỏ. Trong khi các công nghệ khác như thẩm thấu ngược hay chưng cất, năng lượng khử muối tương đương với khối lượng nước đã xử lý. Điều này làm cho CDI trở thành một giải pháp tiết kiệm hơn để khử ion cho các nguồn nước có hàm lượng chất rắn hòa tan thấp, hay cụ thể hơn là nước lợ.

Đặc biệt, CDI hoạt động ở nhiệt độ từ 5-60 °C, trên các nguồn nước cấp có độ đục cao hơn, với sự can thiệp tối thiểu của người vận hành. Công nghệ CDI thân thiện với môi trường nhờ tiêu thụ năng lượng thấp và tối thiểu hoặc không sử dụng hóa chất, do đó cho phép nước không được thu hồi có thể chảy trở lại hệ sinh thái một cách an toàn.

CDI có thể điều chỉnh tùy biến, cho phép điều chỉnh giảm TDS từ 25 đến 90% tùy thuộc vào nhu cầu của khách hàng. Do đó có thể loại bỏ yêu cầu pha trộn khoáng chất sau lọc để đạt được chất lượng nước cụ thể. Khách hàng có thể đặt tỷ lệ giảm TDS mong muốn và hệ thống CDI sẽ tự điều chỉnh và duy trì ở mức này mà không phụ thuộc vào biến động của nguồn nước cấp.

Những hệ thống CDI quy mô lớn

Năm 2007, một nhà máy CDI quy mô 10.000 m3 mỗi ngày đã được xây dựng ở Trung Quốc để cải thiện chất lượng nước được khai thác bởi ESTPURE. Dự án này cho phép điều chỉnh TDS từ 1.000 mg/L xuống 250 mg/L và độ đục từ 10 NTU xuống 1 NTU. Độ thu hồi nước có thể đạt tới 75%. Mức tiêu thụ năng lượng điện là 1 kWh/m3 và chi phí xử lý nước là 0,22 USD/m3. Bảng dưới đây mô tả một số dự án quy mô lớn khác trên thế giới.

Nguồn nước Quy mô (m3/d) Tỷ lệ thu hồi Tỷ lệ lọc Tiêu hao điện (kWh/m3 nước lọc) Quốc gia
Nước thải đô thị được xử lý bằng quy trình bậc một và bậc hai + nước tái sử dụng 10.000 75% 75% 1.03 Mông Cổ
Nước làm mát 120.000 75% 85% of Cl 0.75 Trung Quốc
Nước thải 2.400 75% ≥50% 1.33 Trung Quốc

 

Công nghệ CDI Vietdream

Để cải thiện hiệu suất lọc của công nghệ CDI, chúng tôi đã ứng dụng công nghệ màng ion để tăng hiệu quả giải phóng và hấp thụ ion. Với công nghệ màng ion, sản phẩm lõi lọc CDI của Vietdream có thể đạt hiệu suất thu hồi nước lên đến 90% và tỷ lệ lọc lên đến trên 90%. Do đó, sản phẩm lõi lọc CDI của Vietdream cho hiệu quả lọc chất rắn hòa tan vượt trội so với các công nghệ lọc nước khác như RO và chưng cất.

Các sản phẩm lõi lọc CDI của Vietdream hiện có nhiều lựa chọn công suất khác nhau từ 100 GPD đến 1000 GPD.

Sản phẩm lõi lọc CDI Vietdream

 

Ứng dụng của sản phẩm lõi lọc CDI Vietdream

  • Máy lọc nước gia đình giữ khoáng
  • Máy lọc tổng đầu nguồn cho gia đình giữ khoáng, tiết kiệm nước
  • Hệ thống lọc nước sạch cho trường học, tổ chức, doanh nghiệp, cơ sở kinh doanh sản xuất nước đóng bình hiệu quả kinh tế cao
  • Hệ thống lọc nước tinh khiết cho nhà máy sản xuất, bệnh viện
  • Hệ thống lọc nước lợ, nước nhiễm mặn

Tham khảo các sản phẩm và giải pháp của Vietdream tại đây hoặc liên hệ theo địa chỉ email/số hotline để được tư vấn chi tiết hơn.

công nghệ CDI lõi lọc nước CDI máy lọc nước Vietdream