TDS là gì? Hiểu Rõ về Chỉ Số TDS trong Ngành Lọc Nước và Cách Kiểm Soát

Tác giả: Phạm Quang Minh. Ngày đăng: 01/03/202401/03/2024

1. Hiểu Rõ về Chỉ Số TDS trong Ngành Lọc Nước và Cách Kiểm Soát

Nước là nguồn tài nguyên thiết yếu cho sự sống và phát triển của con người. Tuy nhiên, không phải nguồn nước nào cũng có chất lượng tốt và an toàn để sử dụng. Trong ngành lọc nước, có một chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng nước, đó là chỉ số TDS (Total Dissolved Solids – Tổng chất rắn hòa tan). Chỉ số này không chỉ ảnh hưởng đến hương vị của nước mà còn liên quan đến sức khỏe khi sử dụng nước. Vậy TDS là gì? Các loại màng lọc nước khác nhau có ảnh hưởng như thế nào đến chỉ số này? Và làm thế nào để kiểm soát TDS một cách hiệu quả? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết này.

2. TDS là gì?

TDS là viết tắt của Total Dissolved Solids, tức là tổng số các khoáng chất, muối, kim loại, và các chất hòa tan khác có trong nước. Các chất hòa tan này có thể bao gồm các ion như canxi, magiê, natri, kali, clo, sunfat, bicacbonat, nitrat, photphat, và các ion kim loại nặng như chì, thủy ngân, arsênic, và cadimi. Các chất hòa tan này có thể có nguồn gốc từ tự nhiên hoặc do con người gây ra, chẳng hạn như do ô nhiễm, phân bón, hóa chất, hoặc xử lý nước.

3. Tầm quan trọng của TDS

Một lượng nhất định của TDS cần thiết cho nước uống để duy trì hương vị và cung cấp khoáng chất cho cơ thể. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), nước uống có TDS từ 300 đến 600 mg/l là tốt nhất, từ 600 đến 900 mg/l là chấp nhận được, từ 900 đến 1200 mg/l là kém, và trên 1200 mg/l là không thể uống được. Nếu TDS quá thấp, nước sẽ có vị nhạt và thiếu khoáng chất. Nếu TDS quá cao, nước sẽ có vị mặn, đắng, hoặc có mùi khó chịu. Ngoài ra, TDS cao quá mức còn có thể gây ra các vấn đề sức khỏe như đau bụng, tiêu chảy, sỏi thận, giảm miễn dịch, và thậm chí là ung thư. TDS cao cũng có thể gây hại cho các thiết bị sử dụng nước như máy giặt, máy rửa chén, bình nước nóng, và các ống dẫn nước, do tạo ra các cặn bẩn, ăn mòn, và giảm hiệu suất.

4. Các loại màng lọc nước và ảnh hưởng đến TDS

Để kiểm soát TDS, một trong những phương pháp phổ biến nhất là sử dụng các loại màng lọc nước. Tuy nhiên, không phải loại màng nào cũng có thể làm giảm TDS hiệu quả. Dưới đây là một số loại màng lọc nước thông dụng và cách chúng tác động đến chỉ số TDS:

• Màng RO (Osmosis Ngược): Là phương pháp hiệu quả nhất để giảm TDS, có khả năng loại bỏ đến 99% các chất hòa tan. Màng RO là một loại màng bán thấm, có kích thước lỗ lọc rất nhỏ, chỉ khoảng 0.0001 micron. Khi nước được ép qua màng RO, các chất hòa tan như muối, kim loại, và hóa chất sẽ bị giữ lại, chỉ có nước sạch được đi qua. Màng RO có thể loại bỏ hầu hết các chất gây ô nhiễm và cải thiện hương vị của nước. Tuy nhiên, màng RO cũng có một số nhược điểm, đó là tốn nhiều nước thải, cần áp lực cao để hoạt động, và có thể loại bỏ cả các khoáng chất có lợi cho cơ thể.
• Màng Lọc Nano: Có khả năng loại bỏ một số muối và hóa chất hữu cơ, giảm TDS nhưng không hiệu quả như màng RO. Màng lọc nano là một loại màng bán thấm, có kích thước lỗ lọc khoảng 0.001 micron. Khi nước được ép qua màng nano, các chất hòa tan có kích thước lớn hơn lỗ lọc sẽ bị giữ lại, còn các chất hòa tan nhỏ hơn sẽ đi qua. Màng lọc nano có thể loại bỏ các chất gây ô nhiễm như vi khuẩn, virus, nấm mốc, và một số hóa chất hữu cơ. Tuy nhiên, màng lọc nano không thể loại bỏ được các ion nhỏ như natri, clo, và các ion kim loại nặng, do đó không thể giảm TDS một cách đáng kể.
• Màng Lọc Siêu và Vi Lọc: Không thể làm giảm TDS vì các màng này chỉ loại bỏ các hạt và vi sinh vật lớn hơn, không tác động đến các ion và phân tử nhỏ hòa tan. Màng lọc siêu và vi lọc là các loại màng bán thấm, có kích thước lỗ lọc lần lượt là 0.01 và 0.1 micron. Khi nước được ép qua các màng này, các hạt và vi sinh vật có kích thước lớn hơn lỗ lọc sẽ bị giữ lại, còn các chất hòa tan sẽ đi qua. Màng lọc siêu và vi lọc có thể loại bỏ các chất gây ô nhiễm như cát, bùn, rong rêu, tảo, khuẩn, và ký sinh trùng. Tuy nhiên, các màng này không thể loại bỏ được các ion và phân tử nhỏ hòa tan, do đó không ảnh hưởng đến chỉ số TDS

5. Lý do tại sao một số màng lọc không thể làm giảm TDS

Để hiểu rõ hơn về lý do tại sao một số màng lọc không thể làm giảm TDS, chúng ta cần biết về kích thước lỗ lọc của các màng và sự khác biệt giữa việc lọc các hạt vật lý so với các ion hòa tan. Kích thước lỗ lọc của một màng lọc nước là độ lớn của các lỗ trên bề mặt màng, được đo bằng đơn vị micron (1 micron = 0.001 mm). Kích thước lỗ lọc quyết định khả năng của màng lọc nước loại bỏ các chất có kích thước lớn hơn hoặc bằng lỗ lọc. Các chất có kích thước nhỏ hơn lỗ lọc sẽ không bị giữ lại mà đi qua màng. Các chất có kích thước lớn hơn lỗ lọc được gọi là các hạt vật lý, bao gồm các chất rắn, lỏng, hoặc khí. Các chất có kích thước nhỏ hơn lỗ lọc được gọi là các chất hòa tan, bao gồm các ion và phân tử.

Việc lọc các hạt vật lý là dựa trên nguyên lý cơ học, tức là các hạt vật lý bị chặn lại bởi các lỗ lọc như một cái rây. Việc lọc các chất hòa tan là dựa trên nguyên lý hóa học, tức là các chất hòa tan bị loại bỏ bởi sự khác biệt về áp suất, nồng độ, hoặc điện tích giữa hai bên của màng. Do đó, để lọc được các chất hòa tan, màng lọc nước phải có kích thước lỗ lọc rất nhỏ, nhỏ hơn cả kích thước của các ion và phân tử. Chỉ có màng RO mới có kích thước lỗ lọc đủ nhỏ để làm được điều này. Các loại màng lọc khác như màng nano, màng siêu, và màng vi lọc chỉ có thể lọc được các hạt vật lý, không thể lọc được các chất hòa tan, do đó không thể làm giảm TDS.

6. Bảng quy đổi chỉ số TDS

Để đo TDS, người ta thường sử dụng một thiết bị gọi là máy đo TDS, hay còn gọi là máy đo độ dẫn điện. Máy đo TDS hoạt động dựa trên nguyên lý là các chất hòa tan trong nước sẽ tăng khả năng dẫn điện của nước. Do đó, TDS có mối liên hệ chặt chẽ với độ dẫn điện của nước. Độ dẫn điện của nước được đo bằng đơn vị microsiemens/cm (µS/cm) hoặc milisiemens/cm (mS/cm). Một microsiemens bằng một triệu phần của một siemens, và một milisiemens bằng một nghìn phần của một siemens. Siemens là đơn vị đo điện trở nghịch đảo, tức là khả năng dẫn điện của một vật. Điện trở là đơn vị đo khả năng cản trở dòng điện của một vật, được đo bằng đơn vị ohm (Ω). Điện trở và độ dẫn điện có mối quan hệ nghịch biến, tức là càng cao điện trở thì càng thấp độ dẫn điện, và ngược lại.

Từ độ dẫn điện của nước, người ta có thể tính được TDS bằng cách nhân với một hệ số chuyển đổi. Hệ số chuyển đổi phụ thuộc vào thành phần của các chất hòa tan trong nước, nhưng thường được lấy là 0.5 hoặc 0.7. Do đó, công thức quy đổi giữa TDS và độ dẫn điện là:

Ví dụ, nếu nước có độ dẫn điện là 500 µS/cm và hệ số chuyển đổi là 0.5, thì TDS của nước là:

Tương tự, từ TDS của nước, người ta có thể tính được độ dẫn điện bằng cách chia cho hệ số chuyển đổi. Ví dụ, nếu nước có TDS là 300 mg/l và hệ số chuyển đổi là 0.5, thì độ dẫn điện của nước là:

Ngoài ra, từ độ dẫn điện của nước, người ta cũng có thể tính được điện trở của nước bằng cách lấy nghịch đảo của độ dẫn điện. Điện trở của nước được đo bằng đơn vị ohm (Ω), ohm-mét (Ωm), hoặc kilohm (kΩ). Công thức quy đổi giữa độ dẫn điện và điện trở là:

Ví dụ, nếu nước có độ dẫn điện là 500 µS/cm, thì điện trở của nước là:

Tương tự, từ điện trở của nước, người ta cũng có thể tính được độ dẫn điện bằng cách lấy nghịch đảo của điện trở. Ví dụ, nếu nước có điện trở là 2000 Ω, thì độ dẫn điện của nước là:

Dưới đây là một bảng quy đổi giữa TDS, độ dẫn điện, và điện trở, với hệ số chuyển đổi là 0.5:

7. Tầm quan trọng của việc kiểm soát TDS

Việc kiểm soát TDS là một việc làm rất quan trọng, không chỉ cho ngành công nghiệp mà còn cho hộ gia đình. Bằng cách kiểm soát TDS, chúng ta có thể đảm bảo chất lượng nước tốt nhất cho sức khỏe và ứng dụng công nghiệp.

• Kiểm soát TDS cho sức khỏe con người: Nước uống có TDS thấp sẽ giúp cơ thể không bị quá tải bởi các chất hòa tan, đặc biệt là các ion kim loại nặng có thể gây ngộ độc và ung thư. Nước uống có TDS vừa phải sẽ cung cấp đủ khoáng chất cho cơ thể, giúp duy trì cân bằng điện giải, hỗ trợ chức năng thận, và tăng cường miễn dịch. Nước uống có TDS cao sẽ gây ra các vấn đề tiêu hóa, sỏi thận, giảm miễn dịch, và làm suy giảm chất lượng nước. Do đó, việc kiểm soát TDS sẽ giúp nước uống có hương vị tốt hơn, an toàn hơn, và bổ dưỡng hơn.
• Kiểm soát TDS cho ứng dụng công nghiệp: Nước sử dụng trong các ngành công nghiệp như thực phẩm, dược phẩm, năng lượng, và điện tử cần có TDS thấp để đảm bảo chất lượng sản phẩm, hiệu suất thiết bị, và tiết kiệm chi phí. Nước có TDS cao sẽ gây ra các cặn bẩn, ăn mòn, và giảm hiệu suất của các thiết bị sử dụng nước, như máy giặt, máy rửa chén, bình nước nóng, và các ống dẫn nước. Nước có TDS cao cũng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của các sản phẩm, như làm mất màu, mùi, và hương vị của các thực phẩm và đồ uống, làm giảm độ tinh khiết và độ bền của các dược phẩm và sản phẩm điện tử. Do đó, việc kiểm soát TDS sẽ giúp nước sử dụng trong công nghiệp có chất lượng cao hơn, an toàn hơn, và tiết kiệm hơn.

8. Kết luận

TDS là một chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng nước. TDS có mối liên hệ chặt chẽ với độ dẫn điện và điện trở của nước, và có thể được quy đổi qua lại bằng các công thức và bảng quy đổi. Các loại màng lọc nước khác nhau có ảnh hưởng khác nhau đến TDS, và chỉ có màng RO mới có thể làm giảm TDS một cách hiệu quả. Việc kiểm soát TDS là một việc làm rất quan trọng, không chỉ cho sức khỏe con người mà còn cho ứng dụng công nghiệp. Bằng cách lựa chọn phương pháp lọc nước phù hợp để kiểm soát TDS, chúng ta có thể đảm bảo chất lượng nước tốt nhất cho mọi mục đích sử dụng.