Chi phí các loại vật tư để bảo trì, bảo dưỡng, thay thế của máy lớn nên giá thành nước sau lọc cao gây khó khăn trong công tác bảo đảm. Từ thực tiễn trên, Cục Quân nhu đã phối hợp với một số doanh nghiệp ngoài Quân đội nghiên cứu và chế tạo thành công máy lọc nước uống trực tiếp I-on điện giải ứng dụng công nghệ ô-xi hóa sâu và nâng cao AOPs với nhiều dải công suất khác nhau, bảo đảm đủ nước uống cho bộ đội, phù hợp với đặc thù nhiệm vụ và quân số của các đơn vị.
Công nghệ ô-xi hóa sâu và nâng cao AOPs được các nhà khoa học trên thế giới phát hiện từ những năm 1990, sau đó được nhiều nước như: Mỹ, Nhật, Đức... ứng dụng và phát triển rộng rãi. Công nghệ này sử dụng từ trường đa phân cực kết hợp với các tác nhân có thể ô-xi hóa cao, như Ozone (O3), gốc tự do Hydroxyl (*OH), Titan đi oxit (TiO2)... để ô-xi hóa và chuyển hóa các hợp chất hữu cơ, vô cơ độc hại có trong nước thành không độc đồng thời loại bỏ ra ngoài với tốc độ phản ứng nhanh gấp nhiều lần so với các tác nhân thông thường.
Với công nghệ này, từ trường đa phân cực sẽ làm thay đổi, cắt ngắn cấu trúc lưới nước và giải phóng các phân tử kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ ra ngoài tạo điều kiện tiền đề cho phản ứng ô-xi hóa ở các bước tiếp theo. Tác nhân ô-xi hóa lựa chọn là gốc tự do hydroxyl (*OH) được sinh ra trên bề mặt điện cực a-nốt (Cấu tạo là kim loại ti-tan đi-ô-xít (Ti2O), được phủ bằng phương pháp điện hóa một lớp mỏng kim loại quý như: Rutheni, Plantinum… khi có dòng điện một chiều chạy qua); đây là chất có độ ô-xi hóa cao nhất trong dãy thế điện hóa 2,8v, có thể ô-xi hóa không lựa chọn với toàn bộ các chất. Quá trình ô-xi hóa ở a-nốt, các chất ô nhiễm hữu cơ bị phân hủy (có thể hoàn toàn) tạo thành CO2, H2O, ammonia, kết tủa kim loại và các ion vô cơ khác. Ô-xi hóa ở a-nốt là phương pháp sử dụng phổ biến nhất để đạt được mức độ khoáng hóa hoàn toàn các chất ô nhiễm hữu cơ. Ngoài ra, quá trình ô-xi điện hóa gián tiếp xảy ra thông qua gốc hydroxyl được tạo thành trong dung dịch và chính ô-xi phân tử này bị khử ở ca-tốt để tạo ra hydrogen peroxit H2O2. Nếu trong dung dịch điện ly có mặt các ion Fe2+, khi đó sẽ xảy ra phản ứng giữa Fe2+ và H2O2 theo phương trình Fenton để tạo thành gốc hydroxyl *OH có khả năng ô-xi hóa cao. Như vậy, bằng cách gián tiếp tạo ra gốc *OH trong quá trình điện hóa, gốc *OH này sẽ thực hiện quá trình o-xi hóa các hợp chất hữu cơ trong dung dịch bằng các phản ứng cộng với các hợp chất không no dây thẳng hoặc vòng thơm, tạo ra gốc mới hydroxylat; phản ứng tách hydrogen từ các hợp chất no hoặc không no, tạo thành nước và gốc mới; phản ứng trao điện tử tạo ra gốc I-on mới…
Quá trình phản ứng tiếp tục phát triển nhờ các gốc tự do mới sinh ra theo kiểu phản ứng dây chuỗi cho đến khi các chất vô cơ (khoáng hóa) hoàn toàn hoặc dây chuỗi bị đứt sẽ chuyển hóa các chất ô nhiễm hữu cơ thành các chất vô cơ đơn giản và không độc hại. Do đặc điểm nguồn nước tại các điểm đóng quân bị ô nhiễm nên nguyên lý hoạt động của máy được phân thành hai chu trình: Chu trình xử lý nước và chu trình lọc nước.
Đầu tiên là modul từ trường xung vuông có tác dụng duỗi thẳng và cắt các phân tử nước ở trạng thái tự nhiên nhiều lần và sắp xếp lại vào trạng thái mất từ tính liên kết, trong đó có các thành phần hữu cơ bền vững và độc hại. Tiếp đó, nước sẽ tiếp tục được bơm vào modul Ozone; tại đây ô-xi và Ozone sẽ được trộn ở áp suất Zeor làm tăng lượng ô-xi có trong nguồn nước, kích thích các quá trình phản ứng, nâng cao chất lượng nguồn nước. Các phân tử nước tiếp tục được duỗi thẳng và cắt ngắn trong modul từ trường đa phân cực để tiếp tục loại bỏ độc chất có lẫn trong nước. Quá trình va đập phân tử diễn ra trong modul Static mixer và được thực hiện ngay sau quá trình xử lý từ trường đa phân cực. Cuối cùng, nước sẽ được đưa qua modul trao đổi ion. Kết thúc quá trình ô-xi hóa sâu AOPs, nước sẽ được đưa qua hệ thống lọc để loại bỏ hoàn toàn các chất ô nhiễm.
Máy xử lý nước uống trực tiếp ion điện giải sử dụng công nghệ ô-xi hóa sâu và nâng cao AOPs có tính ưu việt vượt trội so với các loại máy trên thị trường, có thể xử lý nguồn nước đạt tiêu chuẩn phục vụ nấu ăn, nước uống trực tiếp, máy có thể hoạt động bình thường trong điều kiện hoạt động quân sự. Do máy sử dụng công nghệ điều khiển tự động hóa bằng máy tính công nghiệp nên hoạt động tin cậy, chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn nước uống trực tiếp theo quy chuẩn QCVN 6-1:2010/BYT. Giá thành đầu tư cũng như khai thác phù hợp, đáp ứng nhu cầu đảm bảo nước uống trực tiếp cho bộ đội, có thể trang bị rộng rãi cho các đơn vị Quân đội từ cấp trung đội trở lên.
Từ năm 2019 đến nay, được phép của Thủ trưởng Bộ Quốc phòng, Tổng cục Hậu cần, Cục Quân nhu tiến hành lắp đặt, thử nghiệm hệ thống máy lọc nước uống trực tiếp tại một số đơn vị trong toàn quân. Kết quả sau 2 năm sử dụng cho thấy, máy lọc nước ổn định, chất lượng nước đạt tiêu chuẩn, được các đơn vị đánh giá cao. Tin rằng, với tính ưu việt nổi trội, máy lọc nước sẽ giúp đơn vị kịp thời khắc phục những khó khăn trong công tác bảo đảm nước uống sạch cho bộ đội.
Đại tá, ThS Lê Văn Sơn, Phó trưởng phòng Kỹ thuật kiểm định CQN