Mục lục bài viết

Xử Lý Nước Thải Xi Mạ Bằng Công Nghệ Điện Di Ngược

Trong bối cảnh công nghiệp phát triển nhanh chóng, ngành xi mạ – dù góp phần tạo nên giá trị gia tăng cho sản phẩm – lại đồng thời phát sinh lượng nước thải chứa các chất ô nhiễm độc hại. Các chất như kim loại nặng (Cr, Ni, Zn, Cu…), cyanua, dung môi và các chất phụ gia khác nếu không được xử lý đúng cách sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con người.

Để giải quyết vấn đề này, công nghệ điện di ngược đã nổi lên như một giải pháp tiên tiến, mang lại hiệu quả cao trong việc loại bỏ các ion gây ô nhiễm từ nước thải xi mạ.

Giới Thiệu Về Nước Thải Xi Mạ

Ngành xi mạ tại Việt Nam thải ra hơn 2.5 triệu m³ nước thải/năm (theo Bộ Tài Nguyên & Môi Trường, 2023), chứa các chất ô nhiễm nguy hại:

Kim loại nặng: Cr(VI), Ni²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ (50–500 mg/L)
Cyanua (CN⁻): 20–200 mg/L
Độ pH: 1.5–4.0 (tính axit cao)

Theo QCVN 40:2025/BTNMT, nồng độ Cr(VI) cho phép chỉ 0.1 mg/L, đòi hỏi công nghệ xử lý chuyên sâu. Công nghệ điện di ngược (Electrodialysis Reversal – EDR) nổi bật nhờ khả năng loại bỏ đồng thời kim loại và thu hồi tài nguyên.

Xử Lý Nước Thải Xi Mạ Bằng Công Nghệ Điện Di Ngược

Công Nghệ Điện Di Ngược (EDR) Là Gì?

EDR là quá trình tách ion dựa trên màng trao đổi ion dưới tác dụng của điện trường. Cấu tạo hệ thống EDR điển hình:

Màng cation (CEM): Chỉ cho cation đi qua
Màng anion (AEM): Chỉ cho anion đi qua
Điện cực Graphite/Titan: Tạo điện thế 5–20 V
Bơm tuần hoàn: Tốc độ dòng 0.5–2.0 m/s

Nguyên lý hoạt động:

Ion dương (Cr³⁺, Ni²⁺) di chuyển về cực âm qua màng CEM
Ion âm (CN⁻, SO₄²⁻) di chuyển về cực dương qua màng AEM
Định kỳ đảo cực để làm sạch màng

Cơ Chế Xử Lý Kim Loại Nặng Bằng EDR

3.1. Tách Ion Kim Loại

Phương trình điện hóa tại điện cực:

Cực dương: ( 2H_2O \rightarrow O_2↑ + 4H^+ + 4e^- )
Cực âm: ( 2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2↑ + 2OH^- )

Hiệu suất loại bỏ:

Kim Loại	Nồng Độ Đầu Vào (mg/L)	Hiệu Suất (%)
Cr(VI)	300	99.2
Ni²⁺	150	98.5
Cu²⁺	200	99.0

3.2. Thu Hồi Dung Dịch Cô Đặc

Nồng độ thu hồi: 8–12% kim loại (tái sử dụng cho xi mạ)
Nước tinh khiết: Độ dẫn điện < 50 µS/cm (tái sử dụng 70–80%)

Ứng Dụng thực tế Tại Nhà Máy Xi Mạ

Quy mô: Xử lý 50 m³/ngày
Công nghệ: EDR + Lọc Nano
Kết quả (2023):
- Cr(VI) đầu ra: 0.08 mg/L
- Thu hồi 120 kg Ni²⁺/tháng
- Tiết kiệm 30% chi phí hóa chất
Thông số vận hành:
- Điện thế: 15 V
- Mật độ dòng: 40 mA/cm²
- pH đầu vào: 2.5–3.5

Ưu Điểm Vượt Trội Của EDR

Hiệu suất cao: Loại bỏ >98% kim loại nặng
Tiết kiệm năng lượng: 1.5–2.5 kWh/m³ (thấp hơn 40% so với thẩm tách điện)
Không sử dụng hóa chất: Giảm 90% bùn thải
Tự động hóa: Tích hợp IoT giám sát pH, độ dẫn, áp suất

Thách Thức & Giải Pháp

Thách Thức	Giải Pháp
Tắc màng do cặn kim loại	Đảo cực tự động mỗi 15–30 phút
Tiêu hao điện năng	Sử dụng năng lượng mặt trời (PIN 50 kW)
Chi phí màng trao đổi ion cao	Sản xuất màng từ vật liệu địa phương (Vật liệu graphene oxide)

So Sánh Với Công Nghệ Khác

Công Nghệ	Ưu Điểm	Nhược Điểm
EDR	Thu hồi kim loại	Chi phí đầu tư ban đầu cao
Kết tủa hóa học	Chi phí thấp	Tạo bùn thải nguy hại
Trao đổi ion	Hiệu suất cao	Cần tái sinh resin thường xuyên

Xu Hướng Phát Triển

Màng lai graphene: Tăng độ bền gấp 3 lần, chống oxy hóa
Hệ thống EDR kết hợp AI: Tối ưu hóa điện thế theo thời gian thực
Sản xuất Hydro từ bể điện cực: Tận dụng khí H₂/O₂ sinh ra

Kết Luận

Công nghệ điện di ngược (EDR) mở ra kỷ nguyên mới trong xử lý nước thải xi mạ với ưu điểm vượt trội:

Đạt chuẩn xả thải QCVN 40:2025/BTNMT
Tái sử dụng nước và kim loại
Giảm 50% lượng bùn thải

Dự án tiêu biểu: Nhà máy VinaSteel (Hải Phòng) dự kiến áp dụng EDR vào 2025, kỳ vọng xử lý 200 m³/ngày, tiết kiệm 45,000 USD/năm từ thu hồi Niken.