Tính chất của nước và việc sử dụng trên tàu thủy

TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC VÀ VIỆC SỬ DỤNG TRÊN TÀU THỦY “** Có những định kiến rất thiếu khoa học cho rằng nước chưng cất trên tàu không tốt và có hại cho sức khỏe thậm chí cho cả việc tắm giặt sinh hoạt, nhiều tàu đã bơm bỏ cả két nước sinh hoạt (Fresh Water Tank) chứa nước chưng cất để nhận nước trên bờ khi có điều kiện, nó gây lãng phí một cách vô lý và có hại cho máy móc”. Từ thực tế này người viết muốn tổng hợp và trình bày một chút tính chất của nước để các đồng nghiệp công tác trên các con tàu biển có thêm tham khảo ngõ hầu có thể áp dụng trong cuộc sống và công việc. Những kiến thức có được từ sách vở, trên mạng Internet và trong thực tế công việc có thể còn khiếm khuyết rất mong được góp ý. Xin chân thành cảm ơn. Cảm ơn C/E Nguyễn Huy Lệ đã bổ sung thêm cho bài viết. 06/03/2021 C/E Đỗ Đức Thạch. 1. Sơ lược tính chất vật lý của nước: a) Nước nguyên chất H2O: Không dẫn điện. Nước dẫn điện do có các ion tạp chất hòa tan. -Độ pH = 7 trung tính -Nhiệt độ (To) sôi – xuất hiện các hạt bong bóng khí thoát biến ở điều kiện áp suất khí quyển tiêu chuẩn (Pkqtc) 760mmHg = 101,3kPa là 100oC, trong điều kiện Pkqtc này nhiệt độ nước sôi không bao giờ có thể vượt qua 100oC và không phụ thuộc nguồn nhiệt. Khi ở áp suất khí quyển hay áp suất môi trường hiện tại càng thấp thì nhiệt độ sôi sẽ càng thấp dưới 100oC. Ví dụ trên đỉnh Everest Pkq =253mmHg =33,7kPa, To độ sôi chỉ ở 71oC (Nguồn tham khảo trên Internet trang https://en.wikipedia.org/wiki/Boiling_point); Trong máy chưng cất nước trên tàu có áp suất môi trường – 90% ~ – 0.9Pa nước sôi hóa hơi ở dưới 50oC – hiện tượng “giả sôi” – Có sôi bay hơi nhưng không thể diệt khuẩn, nấu chín. [Nước có pha chút muối NaCl thì nhiệt độ sôi sẽ cao hơn bình thường chút ít không đáng kể và thời gian sôi không sớm hơn – xem giải thích của trang https://quantrimang.com phần cuối bài] Khi hâm dầu cặn lẫn nhiều nước nếu nhiệt độ két chưa vượt trên 100oC ta chưa thể đốt được bởi: Khi đó dầu vẫn còn nhiều nước ở dưới, nước vẫn còn đang sôi và bay hơi thì nó duy trì nhiệt độ tầm 100oC – Điểm sôi và bay hơi cố định của nó cho tới khi bay hơi gần như hoàn toàn, nhiệt độ sẽ tăng (Nhiều trường hợp cố đốt dầu còn nước đã làm kẹt quạt, tắc hệ thống ống xả). -Khối lượng riêng (Specific Weigh; Density) của nước tăng dần khi nhiệt độ nước giảm dần, đạt khối lượng riêng cao nhất là 1000kg/m3 khi ở 4oC sau đó lại giảm dần khi To< 4oC cho tới 0oC thì tinh thể nước đóng băng nhẹ hơn nước – băng nổi trên mặt nước. Khối lượng riêng của nước khi ở 4oC được lấy làm khối lượng tiêu chuẩn dùng làm mẫu số chung để so sánh các khối lượng riêng của các chất khác với nước – Tỉ trọng (nhẹ hay nặng hơn nước). Vậy khi cho thông số tỉ trọng của dầu nhiên liệu nếu thấy ghi: Vd. S/G (15oC/4oC)= 0.981 tức Specific Gravity (Trọng lượng riêng) – dùng chỉ Tỉ trọng của dầu đó ở 15oC so với nước tiêu chuẩn ở 4oC là 0.981 ( nhẹ hơn nước ) [Nhiệt độ trên mặt hồ đóng băng là -10oC thì nhiệt độ nước đáy hồ nếu chưa bị đóng băng là 4oC – nặng nhất chìm ở dưới.] -Nhiệt độ điểm đóng băng là 0oC. Nước có nồng độ muối NaCl càng cao thì nhiệt độ điểm đóng băng càng thấp nhưng khi nồng độ muối vượt ngưỡng 13% thì nhiệt độ điểm đóng băng lại tăng dần (13% hay 13,5% thì người viết không nhớ chính xác và chưa tìm lại được tài liệu của ĐH Bách khoa) # Cảm quan: Nước nguyên chất thì không màu, không mùi và vị. b) Nước cứng (Hard Water): Khi có hòa tan nhiều Ca++, Mg++,Fex, SiO2 có pH cao trên 7 đến 8,5. # Cảm quan: Giặt, Tắm gội bằng xà phòng (Đặc biết xà phòng bánh) thấy rít không chơn, giặt tốn xà phòng hơn; Khi uống có vị hơi nợ, “ngang”. Khi bị đun sôi sẽ tạo cáu cặn bám dính vào bề mặt trao đổi nhiệt, rất không tốt cho các thiết bị máy móc xử dụng nước này. c) Nước mềm (Soft Water): Vd. Nước mưa pH từ 6-7. # Cảm quan: Giặt, tắm gội bằng xà phòng thấy rất chơn, nhày. Dễ uống hơn, “ngọt”. [ Các gia đình có điều kiện họ lắp hệ thống lọc tổng để khống chế độ cứng của nước máy dùng cho sinh hoạt gia đình] 2) Khái niệm cơ bản về các loại nước: a, Nước ‘ngọt’ – nước sinh hoạt (Fresh Water): Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về tiêu chuẩn nước sinh hoạt của Bộ Y tế QCVN 02:2009/BYT (nay thay mới bằng T/T QCVN 01-1:2018/BYT) – Xem đường dẫn phần nguồn tham khảo phía cuối bài. Tiêu chuẩn quan trọng nhất để có nước “ngọt” khác với nước “mặn” là nồng độ muối Clorua(NaCl) < 300mg/1lít (3 phần vạn). Nước biển có nồng độ muối tầm 3.5%. b, Nước uống (Drinking Water): Tìm xem Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về tiêu chuẩn nước ăn uống trực tiếp của Bộ Y tế QCVN 01:2009/BYT [nay thay mới bằng T/T QCVN 01-1:2018/BYT] Để có thể dùng làm nguồn nước uống thì ngoài các tiêu chuẩn nước sinh hoạt các hàm lượng những chất có hại sẽ phải chi tiết và thấp hơn nước sinh hoạt. Các thông số quan trọng nhất (nhóm A) như: Màu sắc, độ đục, mùi vị, pH, độ cứng,Clorua(NaCl), Sắt, Nitrat, Nitrit, Mg++, Sunphat, Pecmanganat,Cl- dư. Cần phải khử khuẩn tuyệt đối trước khi uống. Các khuẩn Coliform, Ecoli phải bằng 0. Các giải pháp khử khuẩn: Đun sôi; dùng tia cực tím từ đèn cực tím UV; sục khí Clo hay Ozon. Do tính bất cập khi nguồn nước máy lại dùng chung cho cả sinh hoạt và ăn uống nên T/T QCVN 01-1:2018/BYT hợp nhất tiêu chuẩn chung cho Nước sạch dùng cho cả hai mục đích. Khi có hiệu lực chính thức nó đặt ra yêu cầu cao hơn cho các nhà máy cung cấp nước sạch. c, Nước lọc (Purified Water; Pure Wate): Nói đến ‘nước lọc’ ở đây tức nói đến nước để uống từ Máy (bình) lọc hay được đóng chai. Nước sinh hoạt cho qua hệ thống lọc như các lõi lọc thô, rồi qua lọc tinh là các loại vải, sợi tổng hợp và than hoạt tính tự do hoặc nén và cuối cùng cho thẩm thấu qua lõi lọc RO. [ Nguyên lý lõi lọc RO là lớp giấy lọc cực tinh gấp lại như cái túi. Cho nước chảy ngoài túi: Nước sạch ngấm vào trong, cặn bẩn ở ngoài và được chính một phần dòng nước rửa cuốn đi cho màng túi khỏi bị tắc đấy chính là phần nước phải thải bỏ đi. Nếu màng hoạt động tốt thì tỉ lệ tối ưu là ra 7 phần nước sạch, 3 phần nước thải ] * Tính chất nước sẽ biến đổi như thế nào sau khi qua lõi lọc RO: - Theo quảng cáo của hãng Karofi https://karofi.com/mang-loc-ro.html: “Màng lọc RO - USA được cấu tạo từ tấm màng mỏng bằng chất liệu đặc biệt (TFC - Thin Film Composite), được gắn chặt và cuộn lại với nhau thành một cấu hình dạng xoắn ốc. Trên bề mặt màng gồm các lỗ nhỏ có kích thước khoảng 0.1 – 0.5 nanomet (to hơn chỉ vài ba phân tử H2O), vì thế chỉ cho các phân tử nước đi qua cho nguồn nước đầu ra hoàn toàn tinh khiết. Các chất rắn hòa tan (thuộc trừ sâu, phẩm nhuôm công nghiệp) thường có kích thước phần tử lớn nên không thể đi qua được màng lọc RO. Các vi khuẩn (kích thước vài Micromet), hay các loại virus nhỏ hơn (kích thước vài chục nanomet), đều to gấp hàng chục lần kích thước của các lỗ trên màng RO. Các ion kim loại tuy nhỏ nhưng bị hydrat hóa (bị các phân tử nước bao quanh trở nên cồng kềnh hơn và cũng không thể chui lọt qua màng RO. Vì vậy nứớc đầu ra chỉ còn là nước tinh khiết.” - Theo phân tích của trang https://sites.google.com/site/thegioidiengiai/home/blog-tin-tuc/tiet-lo-moi- nhat-ve-loi-loc-nuoc-ro-gia-dinh “Từ việc phân tích cấu tạo của máy lọc RO có thể cho thấy khả năng diệt khuẩn của máy lọc nước RO là ở màng lọc RO tầng lọc thứ 4. Tuy màng lọc có kích thước siêu nhỏ 0,001 micron có thể loại bỏ được các chất bẩn, vi khuẩn, vi rút nhưng lại không tiêu diệt chúng. Những vi khuẩn, vi rút này sẽ bị giữ lại trên màng lọc và đẩy ra ngoài. Tuy nhiên nếu sử dụng một thời gian, màng lọc sẽ bị giãn ra, kích thước lọc to hơn và nếu không vệ sinh định kỳ thì những tạp chất, vi khuẩn, vi rút không những có thể xâm nhập lại đi vào nguồn nước mà nó còn là môi trường vi khuẩn có thể ký sinh, chưa kể đến các lõi phía trên không hề có khả năng diệt khuẩn, là môi trường lý tưởng cho vi khuẩn sinh sống nếu lõi lọc kém chất lượng và không thay thế đúng thời hạn. Ngoài ra về bản chất màng lọc RO cũng không thể loại bỏ các chất khí hóa lỏng như asen, amoni, nitrit Phuơng pháp hiệu quả nhất để loại bỏ các chất này là lọc bằng công nghệ “Hấp phụ”. Tuy nhiên với cơ chế lọc kích thước khe hở, thẩm thấu ngược thì màng lọc RO không thể loại bỏ được các chất khí hóa lỏng này một cách triệt để” Ảnh tầng lọc 4 – Màng lọc RO: Cơ chế lọc thẩm thấu ngược ( Cùng trên trang này) => Máy lọc màng RO không phải là công cụ lọc toàn năng cho ra nước tinh khiết. * Để tái tạo khoáng người ta phải lắp thêm một vài bầu có lõi hấp phụ, lõi khoáng chất, lõi tạo kiềm phía sau lõi RO để nước chảy qua cuốn theo khoáng, tăng kiềm (Kiềm tính được cho là tốt cho sức khỏe – Giới khoa học chưa công nhận). Tuy nhiên sau thời gian thì khoáng sẽ giảm và cũng khó kiểm định giá trị. [Kiểm tra tương đối và đơn giản hàm lượng khoáng, tạp chất bằng cách lấy mẫu đầu vào, nước sau lõi lọc RO, sau các bầu tạo khoáng và một mẫu nước khoáng đóng chai rồi đo bằng đồng hồ đo độ dẫn điện chuyên dụng sẽ thấy độ dẫn điện của nước lọc nhỏ hơn hẳn nước khoáng cũng như nước nguồn. Hiện có máy điện phân kiểm tra nước dựa vào độ bẩn bám trên điện cực đây chỉ mang tính chất cảm quan tương đối thôi. Có thể dùng tạm đồng hồ đo điện đa năng thang KΏ sẽ thấy điện trở nước sau lọc lớn hơn.] Không thể uống trực tiếp nếu không có bầu khử khuẩn cuối cùng dùng đèn cực tím UV diệt khuẩn hay đun sôi. [Diệt khuẩn qua màng nano Bạc hoàn toàn không hiệu quả nếu để nước chảy. Do cần phải có thời gian để tiếp xúc toàn bộ và phải đủ lâu nano Bạc mới có tác dụng] d, Nước khoáng – nước suối (Mineral Water; Spring water): Ở đây nói đến nước để uống trực tiếp được đóng chai từ nguồn nước ngầm tốt hay suối tự nhiên. Thường có vài khoáng chất tự nhiên có lợi cho sức khỏe. # Cảm quan: Uống thấy “mềm”, có vị thoang thoảng như mùi nước dừa nếu ai có vị giác tốt. e, Nước chưng cất (Distilled Water; Generated Water): 2 phương pháp chưng cất e1) Chưng cất khi đun sôi bay hơi ở nhiệt độ 100oC và cho ngưng tụ: Cho chất lượng chưng cất đạt tới độ tinh kiết – như Nước cất cho y tế. Máy lọc nước gia dụng cao cấp nhất hiện nay là dùng nguyên lý này (giá một chiếc máy có thể trên 20 triệu VNĐ) e2 ) Ứng dụng hiện tượng sôi và bay hơi ở áp suất thấp, nhiệt độ thấp sau đó cho ngưng tụ – chính là máy chưng cất nước ngọt trên tàu biển: Nước sau chưng cất đạt chất lượng tương đối sạch. * Tính chất nước sẽ biến đổi như thế nào sau khi qua chưng cất: -Với phương pháp e1) thì toàn bộ khoáng chất, tạp chất hòa tan, kim loại nặng, các vi khuẩn, virut sẽ bị loại bỏ một cách khá tuyệt đối. -Với phương pháp e2) gần như đa phần muối và các khoáng chất, tạp chất hòa tan sẽ bị loại bỏ. Nồng độ muối kéo theo rất nhỏ chỉ tầm 5-6 ppm/lít (5-6 phần triệu - Vượt 10ppm là thiết bị đo độ mặn nước ra sẽ báo động). Không loại bỏ được các vi khuẩn, vi rút. Vì vậy sẽ không chưng cất khi tàu vào vùng nước ô nhiễm gần bờ, cửa sông, trong sông. Theo khuyến cáo thì nên vận hành máy chưng cất khi tàu cách bờ trên 20km. [Tiêu chuẩn cho phép của BYT nồng độ muối cao nhất là 3 phần vạn lớn hơn tầm 60 lần nước từ máy chưng cất] Khi những nước này dùng cho sinh hoạt sẽ rất tốt vì là nước ‘mềm’ nhưng khi dùng để uống thì nếu dùng lâu sẽ thiếu nguồn khoáng tự nhiên bổ sung cho cơ thể. Trong quá trình chưng cất để tránh đóng cáu cặn trên bề mặt trao đổi nhiệt người ta dùng hóa chất chống sủi bọt và bám dính (EVAPORATOR TREATMENT) với hàm lượng rất nhỏ. Các loại hóa chất này tạo lớp màng bám lên bề mặt trao đổi nhiệt ngăn cáu cặn bám vào. Sự thoát biến theo hơi nước cũng có nhưng khá ít. Các hóa chất có thương hiệu có loại phổ thông và cao cấp, nhưng đều phải được thông qua kiểm định và cấp phép bởi các cơ quan bảo vệ sức khỏe của Mỹ và EU, mới được dùng cho mục đích chưng cất nước cho sinh hoạt và ăn uống. * Để làm nước ăn uống một số máy chưng cất trang bị bình tái tạo khoáng (Re-hardener) chứa các loại đá khoáng để cho nước chảy qua sói mòn cuốn theo các khoáng chất. 3) Các vấn đề khi sử dụng các loại nước trên ở trên tàu thủy: Trên tàu thường có hai nhóm két riêng: Nước sinh hoạt (Fresh Water Tank) và Nước uống (Drinking Water Tank)- Không có qui định bắt buộc. - Nhóm két Nước sinh hoạt (Fresh Water) chứa nước cho sinh hoạt và dùng chung cho các hệ thống trao đổi nhiệt trên tàu như nồi hơi, hệ thống làm mát động cơ, máy. Toàn bộ nước chưng cất đủ tiêu chuẩn sẽ chứa vào đây: Rất tốt cho việc tắm rửa, sinh hoạt và cho các hệ thống trao đổi nhiệt. Đặc biệt với các tàu có hệ thống Nồi hơi chính cao áp dùng cho hệ động lực hoặc tàu chở dầu có nồi hơi phụ cỡ lớn việc duy trì két này chỉ chứa chưng cất được thực hiện một cách rất khắt khe, hạn chế gần như tuyệt tối không nhận nước trên bờ vào két này. - Với két Nước uống (Drinking Water): Chứa nước chưng cất sau khi qua Bình tái làm cứng (Re- hardener) hoặc bổ sung thêm khoáng chất hòa tan đổ trực tiếp vào két hay nhận nước trên bờ chỉ để ăn uống hoặc cho sinh hoạt mà không dùng cho các hệ thống trao đổi nhiệt nếu có thể. Một số chủ tàu tiết kiệm dựa vào qui định không bắt buộc nên không bố trí két nước uống riêng gây bất tiện khi nước không được bổ sung khoáng chất hoặc khi nguồn là két dùng chung bị ô nhiễm do một lý do nào đó vd. như nhận phải nước ô nhiễm từ trên bờ (Giải pháp bổ sung khoáng cho trường hợp này là lắp máy bơm khoáng chất điều tiết tự động hay bầu chứa đá khoáng vào đường nước uống dẫn tới nhà bếp phục vụ nấu ăn, uống). ** Có những định kiến rất thiếu khoa học cho rằng nước chưng cất trên tàu không tốt và có hại cho sức khỏe thậm chí cho cả việc tắm giặt sinh hoạt, nhiều tàu đã bơm bỏ cả két nước sinh hoạt (Fresh Water Tank) chứa nước chưng cất để nhận nước trên bờ khi có điều kiện, nó gây lãng phí một cách vô lý và có hại cho máy móc. Các lý do đưa ra rất mơ hồ trong đó có việc dùng hóa chất chống cáu cặn. Chất lượng nước ra khỏi máy lọc phụ thuộc nguồn nước vào (xem https://www.youtube.com/ watch?v=vG572MIvrow). Nguồn nước sông lạch cung cấp cho nhà máy nước nếu bị ô nhiễm thì rất khó tạo ra được nước sạch an toàn cho ăn uống. Qua những tính chất đã phân tích ở trên ta có thể khẳng định nước chưng cất ở biển xa SẠCH hơn nước máy phổ thông và nhất là so sánh với nước máy ở các nước đang và kém phát triển như: Việt nam, Trung quốc, Ấn độ, Băngladesh, Thái lan( Người viết nhiều lần chứng kiến chất lượng nước rất tồi tệ khi nhận nước trên bờ nhất là từ xe bồn hay xà lan ở các nước trên; Nước máy của Nhà máy nước sạch sông Đà cung cấp cho Tp. Hà nội bị ô nhiễm dầu thải tháng 10/2019 nhưng vẫn được cấp tới hộ gia đình cho tới khi người dùng phản ánh). # Bất kể nhận nước trên bờ ở đâu từ xe bồn hay xà lan cần phải kiểm tra nước trước khi nhận bằng cảm quan, thử bằng bộ thử nếu có và nếm thử mẫu trực tiếp từ mỗi xe hay mỗi xà lan một cách triệt để. Việc dùng bộ dụng cụ thử và lấy mẫu theo qui định, hướng dẫn của Công ước lao động Hàng hải (MLC) hay Tổ chức sức khỏe thế giới (WHO) cần lưu ý tuân thủ cho tốt vì tiêu chí đảm bảo an toàn và sạch cho ăn uống, sinh hoạt đồng thời tránh lỗi khi có thanh tra của chính quyền cảng. Sự lo sợ nước chưng thiếu khoáng chất, không tốt hay có hại thì các thuyền viên chi tiền mua nước đóng chai về uống mà không biết rằng khi mua phải quan tâm tới thương hiệu cũng như loại nước đóng chai. Khi nhận các thùng nước đóng chai không thương hiệu, mẫu mã thùng hộp, tem nhãn xộc xệch cẩu thả đồng nghĩa mua nước không sạch (Hãy tìm hiểu ngay ở Việt nam những vụ việc nước đóng chai lấy từ nghĩa địa hay mương nước thải). Nước đóng chai cũng có hai loại: - Nước khoáng, nước suối (Trên chai nước ghi Mineral Water; Spring water, Thermal Spring water, 100% Natural Spring water): Chỉ loại nước này mới có một vài loại khoáng chất bổ sung cho cơ thể. Đặc biệt tên suối hay tên nguồn nước phải được chỉ rõ, thành phần hàm lượng khoáng cũng phải ghi rõ. Đây là qui định bắt buộc chống nhầm lẫn, gian lận. Ảnh trên Internet: [Tuy nhiên cũng có khuyến cáo nó không tốt và không được lạm dụng cho người có một số bệnh] -Nước lọc (Trên chai nước ghi Drinking Water; Purified Water; Pure Water – đôi khi làm nhầm tưởng tất cả là nước suối khoáng): Hoàn toàn không có khoáng bổ sung. Thành phần hàm lượng khoáng ghi trên chai bằng không (Gần đây có các khuyến cáo về các hạt vi nhựa từ trong vỏ chai nhựa lẫn vào nước có thể gây hại cho cơ thể). Ảnh trên Internet: Nếu vì lo sợ hóa chất chống cáu cặn chúng ta có thể cắt không bổ xung hóa chất cho máy chưng cất ở những ngày chưng cất riêng làm nước uống. Tuy nhiên nó sẽ rút ngắn thời hạn phải bảo dưỡng tức phải dùng hóa chất tẩy cáu cặn sớm hơn định kỳ cho máy chưng cất. Các khoáng chất bổ sung có thể mua từ nhà cung cấp và không đắt. Gần đây để đảm bảo chất lượng nước ăn uống, đồng thời giảm thiểu việc mua nước đóng chai, giảm thải ra các chai nhựa ảnh hưởng tới môi trường. Một số tàu đã lắp máy lọc lõi RO có bầu tái tạo khoáng, khử khuẩn UV cho hệ thống nước ăn uống trên tàu (C/E Nguyễn Huy Lệ cung cấp). [Như đã nói ở trên chiếc máy lọc nước cao cấp và đắt nhất trên thị trường hiện nay chính là một chiếc máy chưng cất] 4. Một số qui định của Công ước lao động Hàng hải (MLC) và Tổ chức sức khỏe thế giới (WHO) đối với nguồn nước sạch trên tàu thủy: - Các tàu phải có bộ xét nghiệm nước (Fresh Water Test Kit), dự trữ ít nhất 6 bộ xét nghiệm khuẩn mẫu nước (Yêu cầu của nhân viên Dịch tễ Nhật bản). - Khi nhận nước từ trên bờ phải có báo cáo (Record - Check lis