Hộp lọc nước là gì và nó thực sự hoạt động như thế nào để lọc nước máy của bạn?

Giới thiệu

Nước máy di chuyển qua hàng km đường ống, nhà máy xử lý và bể chứa trước khi đến cốc thủy tinh của bạn. Mặc dù việc xử lý nước của thành phố loại bỏ nhiều chất gây ô nhiễm có hại nhưng nó không loại bỏ được tất cả. Clo, chì từ đường ống nước cũ, thuốc trừ sâu, hạt vi nhựa và thậm chí cả một lượng nhỏ dược phẩm có thể tồn tại trong nước trông giống như nước trong. Đây là lý do tại sao hàng triệu hộ gia đình đã chuyển sang sử dụng hộp lọc nước như một giải pháp đơn giản, giá cả phải chăng và hiệu quả.

Nhưng nếu bạn đã từng mua bộ lọc nước, có thể bạn đã bị nhầm lẫn bởi các thuật ngữ như “khối carbon”, “xếp hạng micron”, “chứng nhận NSF” và “lịch thay thế”. Chính xác thì hộp lọc nước là gì? Làm thế nào mà một ống trụ tưởng chừng đơn giản chứa đầy cacbon đen lại thực sự làm cho nước của bạn có vị ngon hơn và trở nên an toàn hơn khi uống? Và tại sao bạn phải thay nó vài tháng một lần thay vì chỉ cần rửa sạch?

Hộp lọc nước là gì?

Định nghĩa và Mục đích Cơ bản

A hộp lọc nước là một bộ phận tiêu hao, có thể thay thế, lắp bên trong hệ thống lọc nước. Nó chứa một hoặc nhiều phương tiện lọc được thiết kế để bẫy vật lý, liên kết hóa học hoặc đẩy lùi các chất gây ô nhiễm có trong nước máy. Hộp mực là bộ phận hoạt động của bất kỳ hệ thống lọc nào. Nếu không có nó, bộ lọc dưới bồn rửa, bộ phân phối tủ lạnh hoặc bình đựng trên mặt bàn của bạn chỉ là một chiếc vỏ nhựa rỗng.

Không giống như các bộ lọc vĩnh viễn có thể được làm sạch và tái sử dụng vô thời hạn (chẳng hạn như một số bộ lọc bằng gốm hoặc đất tảo cát), hầu hết các hộp lọc nước đều có tuổi thọ hữu hạn. Khi nước đi qua chúng trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng, vật liệu lọc dần dần trở nên bão hòa với các chất gây ô nhiễm bị mắc kẹt. Cuối cùng, hộp mực không còn chứa được nhiều tạp chất nữa và nó phải được vứt đi và thay thế bằng hộp mực mới. Lịch trình thay thế này thường dao động từ ba tháng đến hai năm, tùy thuộc vào loại hộp mực và lượng nước mà gia đình bạn sử dụng.

Các loại hộp lọc nước phổ biến

Không phải tất cả các hộp lọc nước đều giống nhau. Các vật liệu khác nhau nhắm đến các chất gây ô nhiễm khác nhau. Bảng dưới đây tóm tắt các loại phổ biến nhất bạn sẽ gặp khi mua hệ thống lọc.

Hộp lọc nước được sử dụng ở đâu?

Chắc hẳn bạn đã từng sử dụng hộp lọc nước nhiều lần mà không hề nhận ra. Những hộp mực này được tìm thấy trong nhiều loại sản phẩm, bao gồm:

• Máy lọc nước và làm đá tủ lạnh – Hầu hết các tủ lạnh hiện đại của các thương hiệu như Samsung, LG, Whirlpool và GE đều có sẵn khe cắm cho hộp mực độc quyền hoặc kích thước tiêu chuẩn.
• Hệ thống lọc dưới bồn rửa – Chúng được lắp đặt trên đường nước lạnh bên dưới bồn rửa nhà bếp của bạn và thường sử dụng một, hai hoặc ba hộp mực nối tiếp.
• Bộ lọc được cung cấp bằng trọng lực trên mặt bàn – Các thương hiệu phổ biến như Berkey, Brita và ZeroWater sử dụng hộp mực hoặc đĩa mà bạn điền thủ công.
• Hệ thống lọc tổng thể ngôi nhà – Được lắp đặt tại đường nước chính nơi nước vào nhà bạn. Chúng thường sử dụng hộp mực trầm tích và carbon lớn.
• Bình và chai lọc nước di động – Ngay cả một bình đựng nước Brita đơn giản cũng có chứa một hộp than hoạt tính dạng hạt nhỏ.
• Hệ thống thẩm thấu ngược – Các hệ thống nhiều tầng này bao gồm trầm tích, carbon và lõi lọc màng RO chuyên dụng.

Mỗi ứng dụng đặt ra những yêu cầu khác nhau đối với hộp mực. Hộp mực tủ lạnh phải vừa với vỏ nhựa nhỏ và xử lý tốc độ dòng chảy tương đối thấp. Ngược lại, một hộp mực dùng cho cả nhà phải xử lý đồng thời từng gallon nước dùng để tắm, giặt và uống.

Hộp lọc nước thực sự hoạt động như thế nào?

Ba cơ chế lọc cốt lõi

Hộp lọc nước không hoạt động bằng ma thuật hoặc điện. Thay vào đó, nó sử dụng một hoặc nhiều quá trình vật lý và hóa học cơ bản: lọc cơ học, hấp phụ và trao đổi ion. Quy trình thứ tư, thẩm thấu ngược, chỉ được sử dụng trong các hệ thống chuyên dụng nhưng đáng để hiểu vì nó rất hiệu quả.

Lọc cơ học (Straining)

Lọc cơ học là phương pháp đơn giản nhất. Hộp mực chứa vật liệu xốp có lỗ nhỏ. Các phân tử nước đủ nhỏ để đi qua các lỗ này, nhưng các hạt lớn hơn kích thước lỗ sẽ bị giữ lại về mặt vật lý. Đây chính xác là cách một cái rây hoặc một cái lọc hoạt động, chỉ ở quy mô cực nhỏ.

Kích thước của các lỗ được đo bằng micron. Một micron là một phần triệu mét, hoặc khoảng 0,00004 inch. Để so sánh, tóc người dày khoảng 50 đến 70 micron. Một hộp lọc trầm tích thông thường có kích thước lỗ từ 5 đến 20 micron, sẽ bắt được cát, vảy rỉ sét và bụi bẩn. Hộp lọc bằng gốm hoặc siêu lọc cao cấp có thể có lỗ chân lông nhỏ tới 0,2 micron, có thể bẫy vi khuẩn.

Hấp phụ (Liên kết hóa học)

Hấp phụ là phương pháp chính được sử dụng bởi hộp than hoạt tính. Mặc dù có tên giống nhau nhưng sự hấp phụ không giống như sự hấp thụ. Hấp thụ là khi một chất thấm vào vật liệu giống như miếng bọt biển thấm nước. Hấp phụ là khi chất gây ô nhiễm dính vào bề mặt bên ngoài của vật liệu.

Than hoạt tính được xử lý đặc biệt để tạo ra diện tích bề mặt bên trong rất lớn. Chỉ cần một gram than hoạt tính có thể có diện tích bề mặt hơn 3.000 mét vuông – gần bằng diện tích của một nửa sân bóng đá. Khi nước chảy qua bề mặt này, các chất gây ô nhiễm như clo, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) và thuốc trừ sâu bị hút vào carbon và bám vào thông qua các liên kết hóa học yếu gọi là lực van der Waals. Quá trình này hiệu quả đến mức một hộp mực khối carbon tốt có thể loại bỏ hơn 95% clo và hầu hết các chất ô nhiễm hóa học phổ biến.

Trao đổi ion

Hộp trao đổi ion chứa các hạt nhựa nhỏ (nhựa) được nạp sẵn các ion vô hại, thường là natri hoặc hydro. Khi nước đi qua các hạt, các ion không mong muốn trong nước – chẳng hạn như canxi (gây ra cặn nước cứng), magie hoặc chì – bị hút vào các hạt mạnh hơn các ion natri. Các hạt hoán đổi vị trí: chúng giải phóng natri vào nước và bám vào canxi hoặc chì.

Đây là lý do tại sao các chất làm mềm nước sử dụng trao đổi ion sẽ thêm một lượng nhỏ natri vào nước. Đối với hầu hết mọi người, lượng natri này không đáng kể so với lượng natri ăn vào.

Từng bước: Điều gì xảy ra bên trong hộp khối than hoạt tính điển hình

Bây giờ chúng ta hãy cùng tìm hiểu hành trình thực tế của một giọt nước kể từ thời điểm nó đi vào tủ lạnh tiêu chuẩn hoặc hộp mực than hoạt tính dưới bồn rửa cho đến khi nó chảy ra sạch sẽ.

Bước 1 – Nước vào vỏ hộp mực

Nước máy dưới áp suất sẽ đi vào vỏ hộp mực thông qua cổng đầu vào. Vỏ được thiết kế sao cho nước không thể đi qua hộp mực. Nếu bạn quên thay hộp mực cũ hoặc lắp đặt không đúng cách, nước chưa lọc sẽ không chảy chút nào hoặc sẽ chảy xung quanh hộp mực và không được xử lý.

Bước 2 – Bẫy trầm tích ban đầu

Lớp ngoài cùng của hầu hết các hộp mực khối carbon chất lượng là lớp bọc bằng polypropylen không dệt. Lớp này hoạt động như một bộ lọc trước. Kích thước lỗ chân lông của nó tương đối lớn, thường từ 20 đến 50 micron. Công việc của nó là thu giữ các hạt lớn, có thể nhìn thấy được như hạt cát, vảy rỉ sét từ các ống sắt cũ và các mảnh trầm tích vỡ ra từ bình đun nước nóng. Lớp tiền lọc này bảo vệ khối carbon bên trong khỏi bị tắc nghẽn quá nhanh bởi các mảnh vụn lớn.

Bước 3 – Đưa vào khối cacbon

Sau khi đi qua lớp bọc trầm tích, nước gặp chính khối carbon rắn. Khối carbon được tạo ra bằng cách nghiền than hoạt tính thành bột mịn, trộn với chất kết dính cấp thực phẩm và nén dưới áp suất cao thành một hình trụ xốp, cứng. Kết quả là tạo ra một loại vật liệu có khả năng hấp phụ cao và đủ bền về mặt cơ học để chịu được áp lực nước.

Khi nước đi vào hàng nghìn kênh cực nhỏ bên trong khối carbon, một số điều sẽ xảy ra đồng thời:

• Clo và cloramin bị khử thông qua phản ứng hóa học. Clo được chuyển thành ion clorua vô hại. Đây là lý do tại sao nước lọc không có mùi và vị như “bể bơi”.
• Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) chẳng hạn như benzen, toluene và dung môi công nghiệp được hấp phụ trên bề mặt carbon. Những hợp chất này phổ biến ở những khu vực gần khu công nghiệp hoặc trạm xăng.
• Thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ chảy ra từ trang trại hoặc bãi cỏ cũng bị hấp phụ.
• Một số kim loại nặng , bao gồm cả chì và thủy ngân, sẽ bị giữ lại nếu khối carbon đã được xử lý đặc biệt bằng chất kết dính độc quyền hoặc nếu hộp mực có chứa vật liệu bổ sung như KDF.

Bước 4 – Đánh bóng và lọc cuối cùng

Ở các hộp mực cao cấp hơn, sau khi nước thoát ra khỏi khối carbon, nó sẽ đi qua lớp “đánh bóng” cuối cùng. Đây có thể là than hoạt tính dạng hạt rời hoặc lưới lọc mịn. Mục đích là để thu giữ các hạt cacbon cực nhỏ (các hạt cacbon nhỏ bị vỡ ra trong quá trình sản xuất) và tạo cơ hội cuối cùng cho việc hấp phụ bất kỳ hợp chất mùi hoặc vị nào còn lại.

Bước 5 – Nước sạch thoát ra khỏi hộp mực

Sau khi hoàn thành hành trình qua hộp mực, nước đã xử lý sẽ thoát ra qua cổng xả và đi đến vòi, thiết bị phân phối tủ lạnh hoặc máy làm đá của bạn. Toàn bộ quá trình chỉ diễn ra trong vài giây nhưng trong thời gian ngắn đó, phần lớn các chất ô nhiễm hóa học, mùi vị khó chịu và mùi khó chịu đã được loại bỏ.

Một sự tương tự hữu ích: Nhà để xe

Hãy nghĩ về một hộp than hoạt tính giống như một nhà để xe nhiều tầng. Nước chảy qua gara giống như ô tô chạy trên đường cao tốc. Các bức tường, sàn nhà và trần nhà để xe tượng trưng cho diện tích bề mặt rộng lớn của carbon. Chất gây ô nhiễm giống như người lái xe đang tìm chỗ đậu xe. Khi lái xe qua, họ nhìn thấy những điểm hở trên tường và kéo vào (hấp phụ). Một khi mọi chỗ đỗ xe đã được lấp đầy – mọi diện tích bề mặt đều bị chiếm dụng – thì không còn ô tô nào có thể đậu được nữa. Nhà để xe đã bão hòa. Đây là lý do tại sao bạn phải thay hộp mực. Hộp carbon bão hòa không thể hấp thụ thêm bất kỳ chất gây ô nhiễm nào nữa và các chất gây ô nhiễm cũ bị mắc kẹt thậm chí có thể bắt đầu thấm trở lại vào nước.

Hộp lọc nước có thể loại bỏ những chất gây ô nhiễm nào?

Câu trả lời phụ thuộc hoàn toàn vào loại hộp mực bạn mua. Hộp trầm tích cơ bản trị giá $10 chỉ loại bỏ các hạt lớn. Khối than hoạt tính cao cấp có chứng nhận NSF/ANSI có thể loại bỏ nhiều chất gây ô nhiễm hơn. Dưới đây là bảng phân tích theo loại chất gây ô nhiễm.

Các chất gây ô nhiễm thường được loại bỏ bằng hộp mực khối carbon chất lượng

• Clo và cloramin - Gần như bị loại bỏ hoàn toàn. Điều này giúp loại bỏ mùi vị và mùi hóa học.
• Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) – Bao gồm benzen, toluene, xylene và các dung môi công nghiệp.
• Chì – Nếu hộp mực được chứng nhận NSF/ANSI 53 về khả năng giảm chì. Không phải tất cả các hộp mực carbon đều loại bỏ chì.
• Thủy ngân – Tương tự như chì, yêu cầu phải có chứng nhận cụ thể.
• Thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ – Chẳng hạn như atrazine, glyphosate và lindane.
• Dược phẩm – Một lượng nhỏ thuốc kháng sinh, hormone và thuốc giảm đau (yêu cầu có chứng nhận NSF/ANSI 401).
• Hạt vi nhựa – Xuống đến khoảng 1 micron hoặc nhỏ hơn.
• U nang – Chẳng hạn như Giardia lamblia và Mùi Cryptosporidium (yêu cầu kích thước lỗ được chứng nhận từ 1 micron trở xuống).
• Mùi vị và mùi hôi khó chịu – Lưu huỳnh (mùi trứng thối), mùi kim loại, mùi mốc.

Chất gây ô nhiễm KHÔNG được loại bỏ bằng hộp mực carbon tiêu chuẩn

Điều quan trọng không kém là phải biết hộp mực carbon tiêu chuẩn làm gì không loại bỏ. Nếu nước của bạn có bất kỳ vấn đề nào sau đây, bạn cần loại hộp mực khác, chẳng hạn như thẩm thấu ngược hoặc chưng cất.

• Khoáng chất hòa tan – Canxi và magie (những chất này gây cặn nước cứng nhưng không gây nguy hiểm cho sức khỏe).
• Florua – Thêm vào nhiều nguồn cung cấp nước thành phố. Chỉ có thẩm thấu ngược, alumina hoạt tính hoặc chưng cất mới loại bỏ được florua.
• Nitrat và nitrit – Thường gặp ở các vùng nông nghiệp do dòng chảy phân bón. Chỉ có thẩm thấu ngược hoặc trao đổi ion mới loại bỏ được những thứ này.
• Vi khuẩn và virus – Carbon không loại bỏ được vi sinh vật sống. Đối với vi khuẩn, bạn cần bộ lọc siêu lọc, gốm hoặc tia cực tím 0,2 micron.
• Muối hòa tan – Natri, clorua và các ion khác làm cho nước có vị mặn.

Hộp lọc nước dùng được bao lâu?

Tuổi thọ thay đổi đáng kể dựa trên ba yếu tố: loại hộp mực, chất lượng nước đầu vào và lượng nước sử dụng trong gia đình bạn.

Hướng dẫn chung về tuổi thọ

Dấu hiệu cho thấy hộp mực của bạn cần được thay thế

Ngay cả khi bạn chưa đạt đến thời hạn khuyến nghị của nhà sản xuất, hãy chú ý những dấu hiệu cảnh báo sau:

1. Dòng nước chảy chậm hơn – Hộp mực bị tắc hạn chế dòng nước. Nếu bộ phân phối hoặc vòi của bạn mất nhiều thời gian hơn để rót đầy ly, hộp mực có thể đã bão hòa.
2. Trở lại mùi vị hoặc mùi khó chịu – Nếu nước của bạn bắt đầu có vị như clo hoặc lại có mùi mốc nghĩa là cacbon không còn hấp phụ hiệu quả nữa.
3. Thay đổi màu nước hoặc độ trong của nước – Sự phá vỡ trầm tích hoặc cặn carbon trong nước cho thấy hộp mực bị hỏng.
4. Đèn báo tự động – Nhiều tủ lạnh và hệ thống bồn rửa cao cấp có bộ hẹn giờ điện tử hoặc đồng hồ đo lưu lượng để báo hiệu khi đến hạn thay thế.
5. Thời gian trôi qua – Ngay cả khi bạn sử dụng rất ít nước, hãy thay thế hộp mực carbon ít nhất 12 tháng một lần. Theo thời gian, chất hữu cơ bị mắc kẹt có thể trở thành nơi sinh sản của vi khuẩn.

Điều gì xảy ra nếu bạn không thay thế hộp mực?

Không thay thế hộp lọc nước bão hòa còn tệ hơn là không có bộ lọc nào cả. Đây là lý do tại sao:

• Đột phá ô nhiễm – Sau khi cacbon bão hòa hoàn toàn, các chất ô nhiễm bổ sung sẽ đi qua không thay đổi. Bạn đang uống nước chưa lọc nhưng tin rằng nó sạch.
• Sự phát triển của vi khuẩn – Môi trường ấm áp, ẩm ướt, giàu chất hữu cơ bên trong hộp mực cũ là điều kiện lý tưởng cho vi khuẩn sinh sôi. Một số nghiên cứu đã phát hiện ra rằng bộ lọc tủ lạnh cũ có thể có số lượng vi khuẩn cao hơn nước máy.
• Giảm áp suất – Hộp mực bị tắc hoàn toàn có thể làm giảm lưu lượng nước đến mức nhỏ giọt hoặc ngừng hẳn.
• Phát hành tiền phạt carbon – Các khối carbon đang xuống cấp có thể vỡ ra, gửi các đốm đen carbon vào nước và có khả năng rơi vào máy làm đá của bạn.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Câu hỏi 1: Tôi có thể làm sạch và tái sử dụng hộp lọc nước thay vì mua hộp mới không?

Đối với hộp mực than hoạt tính, trầm tích và KDF tiêu chuẩn, câu trả lời là không. Việc rửa hoặc ngâm các hộp mực này không loại bỏ được các chất gây ô nhiễm bị mắc kẹt sâu bên trong cấu trúc xốp. Tuy nhiên, một số hộp mực gốm (chẳng hạn như hộp mực của Doulton hoặc Berkey) có thể được chà bằng bàn chải mềm dưới vòi nước đang chảy để loại bỏ bụi bẩn trên bề mặt, sau đó tái sử dụng nhiều lần trước khi cần thay thế. Luôn kiểm tra hướng dẫn của nhà sản xuất.

Câu hỏi 2: Làm sao tôi biết nên mua hộp mực thay thế nào cho tủ lạnh của mình?

Phương pháp đơn giản nhất là tra cứu số kiểu tủ lạnh của bạn (thường được tìm thấy trên nhãn dán bên trong cửa tủ lạnh hoặc ở mặt sau của thiết bị). Sau đó tìm kiếm “thay thế bộ lọc nước cho [số kiểu máy]”. Bạn sẽ tìm thấy cả hộp mực OEM (nhà sản xuất thiết bị gốc) và các tùy chọn tương thích của bên thứ ba. Ngoài ra, hãy tháo hộp mực cũ của bạn và tìm số bộ phận được in ở mặt bên của hộp mực.

Câu hỏi 3: Hộp lọc nước thông thường hoặc của bên thứ ba có tốt bằng hộp mực có thương hiệu không?

Một số thì xuất sắc; nhiều người thì không. Cách tiếp cận an toàn nhất là tìm hộp mực của bên thứ ba có chứng nhận độc lập từ NSF quốc tế (Tiêu chuẩn NSF/ANSI 42, 53, 401 hoặc 372 đối với vật liệu không chứa chì). Các hộp mực chung không được chứng nhận có thể tuyên bố là “tương thích” nhưng thường sử dụng carbon chất lượng thấp hơn, có lớp đệm kém dễ rò rỉ hoặc không thực sự loại bỏ các chất gây ô nhiễm mà chúng quảng cáo. Nếu một thỏa thuận có vẻ quá rẻ thì có lẽ là như vậy.

Câu hỏi 4: Nước sôi có thay thế được nhu cầu sử dụng hộp lọc không?

Không. Đun sôi giết chết vi khuẩn và vi rút, nhưng không loại bỏ clo, chì, thuốc trừ sâu, hạt vi nhựa hoặc bất kỳ chất gây ô nhiễm hóa học nào khác. Trên thực tế, việc đun sôi có thể tập trung một số chất gây ô nhiễm vì nước bay hơi trong khi chất gây ô nhiễm vẫn còn. Đun sôi và lọc là những phương pháp bổ sung chứ không phải phương pháp thay thế.

Câu hỏi 5: Hộp lọc nước có thể loại bỏ fluoride khỏi nước máy không?

Hộp than hoạt tính tiêu chuẩn không thể loại bỏ fluoride. Để loại bỏ florua, bạn cần một trong những thiết bị sau: hệ thống thẩm thấu ngược (hiệu quả nhất), hộp alumina được kích hoạt hoặc thiết bị chưng cất. Một số bộ lọc trọng lực đặc biệt (chẳng hạn như Berkey với bộ lọc fluoride PF-2) cũng làm giảm fluoride nhưng ít phổ biến hơn.

Q6: Làm cách nào để bảo quản hộp lọc nước dự phòng đúng cách trước khi sử dụng?

Giữ hộp mực chưa mở ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp và nhiệt độ khắc nghiệt. Không cất giữ chúng trong nhà để xe hoặc nhà kho nơi chúng có thể bị đóng băng hoặc quá nóng. Hầu hết các hộp mực đều có thời hạn sử dụng từ 2–3 năm nếu được bảo quản đúng cách. Sau khi mở hộp mực, bạn nên lắp hộp mực ngay lập tức và sử dụng hộp mực trong thời gian thay thế được khuyến nghị.

Q7: Tôi có thực sự cần phải xả hộp lọc nước mới trước khi sử dụng không?

Vâng, hầu như luôn luôn. Hộp mực mới chứa các hạt cacbon lỏng lẻo (bụi đen nhỏ) từ quá trình sản xuất. Nếu bạn không xả hộp mực theo hướng dẫn của nhà sản xuất, những hạt mịn này sẽ chảy ra từ vòi hoặc bộ phân phối tủ lạnh, trông giống như những đốm đen trong nước hoặc đá của bạn. Việc xả nước thường bao gồm việc cho 1 đến 5 gallon nước chảy qua hệ thống trước khi sử dụng bình thường.

Câu hỏi 8: Nước đóng chai có an toàn hơn nước lọc qua hộp lọc không?

Không nhất thiết phải như vậy. Nhiều nghiên cứu đã phát hiện ra rằng nước đóng chai được quản lý ít chặt chẽ hơn nước máy ở một số quốc gia. Nước đóng chai cũng có thể lọc vi nhựa ra khỏi chai. Hộp lọc nước được bảo trì đúng cách sẽ tạo ra nước thường tinh khiết hơn nước đóng chai với chi phí thấp và không có rác thải nhựa.