全球水质持续恶化 直饮水处理技术的新机遇

　　水乃生命之源,但随着全球水质持续恶化，越来越多的人由于无法获得高质量的饮水而感染到各种水致传播疾病。因此，人们对于安全饮用水的净化方案有着迫切的需求。实际上，人们多年来已经开发出了许多水处理技术用以改善水的质量，这些技术从几百年前使用非常简陋的粗过滤技术开始，发展到今天，已经融入了许多先进技术，包括使用化学品和氧化剂去除有机物和生物污染物，使用反渗透(RO)膜进行精细过滤等等。
　　虽然每一项技术的进步都使人们能够更加安全的用水，但许多技术都没有针对简单的直饮水系统(POU)，特别是家庭直饮水系统进行优化，从而使家庭直饮水市场的技术参差不齐，设备良莠不分。让我们来举一个例子。反渗透膜技术最初是由于六十年代美国政府推动海水淡化而得到发展的。这种膜的孔径尺寸可以小到埃的量级，可以将钠离子，重金属离子以及很小的颗粒如细菌，病毒，孢囊等从水中除去。多年来，对反渗透技术的不断改进使其在工业水处理，海水淡化和家庭直饮水等方面都有了极其广泛的应用。该技术在今天已经成为水处理领域内事实上的标准，被列为20世纪最有影响力的6项先进技术之一。然而，它虽然是一个伟大的工业化的技术，但在小规模，间歇性，如家庭直饮水方面的应用中还是显出了一些缺点。大多数家庭反透直饮水系统是一个单膜系统，它在产生20%高质量的水的同时，也要产生80％的废水。也就是说，为了生产1公升纯净水，你必须供给它5公升的源水。同时，反渗透膜还需要一个大约6个大气压或更高的压力才能使系统正常工作，这往往需要用一个水泵来实现。此外，由于典型的家庭直饮水反渗透膜系统每天只能生产不超过300升的饮用水，每分钟的流量大约在200毫升，不足以满足消费者的需要，因此需求一个储水罐，以保存处理过的水。存储再加上间歇性使用并不是该项技术应用优化条件，它会导致结垢以及微生物的生长。为了避免这种现象，反透膜系统的设计越来越复杂，包括前置多重预过滤，以及后置活性碳过滤器和紫外线消毒，使得该产品难以妥善维护和安全使用。
　　美国国家航空航天局和美国国防部为了发展一种简单的，可以在不使用化学物质，紫外线，臭氧，电和热的情况下实现清洁直饮水的方法，又一次对以纳米技术为基础的水净化技术进行了投资。2004年，美国航空航天局资助了美国佛蒙特州的赛尔登技术公司，用来开发其专利Nanomesh?过滤技术，以提高水的净化效率为载人航天器提供直饮水。Nanomesh过滤技术采用非常小的碳纤维，也叫碳纳米管做成复合过滤介质。这种复合过滤介质利用了高强度碳纳米管的吸附性能，有效去除水中的细菌，病毒和孢囊并达到美国环保局的饮用水标准。纳米纤维过滤技术通过利用纳米纤维巨大的活性表面以及筛滤效应，使得最基本的过滤技术发生了根本性的改变。事实上，在2008年，此项技术当选为美国航天局50项重大技术之一，被发表在“美国航空航天50年——衍生技术(1958年至2008年)”一书中。
　　碳纳米管，是Nanomesh过滤介质重要的组成部分。它于1991年被首次发现，是中空纤维结构，直径通常在1—50纳米，长度数直径的几千倍。纤维形状的碳纳米管有助于形成一个相对紧密的筛型过滤器。这种过滤器在使用过程中具有较低的压降。此外，碳纳米管的巨大外表面，提高了对污染物，如细菌和病毒的吸附，较其它技术具有更快的吸附动力因子。最近，在几本著名科技杂志上发表的评论文章证实碳纳米管具有较高的抗菌性能和化学吸附性能。在全球范围内，数以千计的基于Nanomesh过滤介质的过滤芯或系统通过了测试。所有这些测试都是基于美国环保局/美国卫生基金会P231的标准：无论是单个过滤芯或多个过滤芯组成的系统，均要求去除99.9999％的细菌，99.99%的病毒和99.9％的孢囊。数据显示：单独使用Nanomesh滤芯能够清洁4,800加仑(18,000L)的水，在这个过程中，此滤芯可捕获并灭活4.71X1010细菌和2.90x1011病毒。如果使用一个二级系统：包括一个Nanomesh主过滤芯和一个Nanomesh预过滤芯，他们能够清洁17,000加仑(64,000L)的水，此系统可捕获并灭活2.43X1011的细菌和1.53x1012病毒。当将该滤芯应用到家庭直饮水系统时，这种简单系统可具有较其它复杂系统更优越的性能。这项新的过滤技术目前正在中国卫生部北京测试中心接受测试。一旦这项技术获得批准，无论是在美国生产的，还是在中国生产的Nanomesh过滤芯及过滤系统将进入中国市场，为广大用户提供安全，可口的饮用水。它的目标市场将覆盖军事，灾害救援和应急，以及旅行，办公，工业和家庭直饮水等等。