水乃生命之源,但隨著全球水質(zhì)持續(xù)惡化,越來越多的人由于無法獲得高質(zhì)量的飲水而感染到各種水致傳播疾病。因此,人們對于安全飲用水的凈化方案有著迫切的需求。實際上,人們多年來已經(jīng)開發(fā)出了許多水處理技術(shù)用以改善水的質(zhì)量,這些技術(shù)從幾百年前使用非常簡陋的粗過濾技術(shù)開始,發(fā)展到今天,已經(jīng)融入了許多先進技術(shù),包括使用化學品和氧化劑去除有機物和生物污染物,使用反滲透(RO)膜進行精細過濾等等。

 

雖然每一項技術(shù)的進步都使人們能夠更加安全的用水,但許多技術(shù)都沒有針對簡單的直飲水系統(tǒng)(POU),特別是家庭直飲水系統(tǒng)進行優(yōu)化,從而使家庭直飲水市場的技術(shù)參差不齊,設(shè)備良莠不分。讓我們來舉一個例子。反滲透膜技術(shù)最初是由于六十年代美國政府推動海水淡化而得到發(fā)展的。這種膜的孔徑尺寸可以小到埃的量級,可以將鈉離子,重金屬離子以及很小的顆粒如細菌,病毒,孢囊等從水中除去。多年來,對反滲透技術(shù)的不斷改進使其在工業(yè)水處理,海水淡化和家庭直飲水等方面都有了極其廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)在今天已經(jīng)成為水處理領(lǐng)域內(nèi)事實上的標準,被列為20世紀最有影響力的6項先進技術(shù)之一。然而,它雖然是一個偉大的工業(yè)化的技術(shù),但在小規(guī)模,間歇性,如家庭直飲水方面的應(yīng)用中還是顯出了一些缺點。大多數(shù)家庭反透直飲水系統(tǒng)是一個單膜系統(tǒng),它在產(chǎn)生20%高質(zhì)量的水的同時,也要產(chǎn)生80%的廢水。也就是說,為了生產(chǎn)1公升純凈水,你必須供給它5公升的源水。同時,反滲透膜還需要一個大約6個大氣壓或更高的壓力才能使系統(tǒng)正常工作,這往往需要用一個水泵來實現(xiàn)。此外,由于典型的家庭直飲水反滲透膜系統(tǒng)每天只能生產(chǎn)不超過300升的飲用水,每分鐘的流量大約在200毫升,不足以滿足消費者的需要,因此需求一個儲水罐,以保存處理過的水。存儲再加上間歇性使用并不是該項技術(shù)應(yīng)用優(yōu)化條件,它會導致結(jié)垢以及微生物的生長。為了避免這種現(xiàn)象,反透膜系統(tǒng)的設(shè)計越來越復(fù)雜,包括前置多重預(yù)過濾,以及后置活性碳過濾器和紫外線消毒,使得該產(chǎn)品難以妥善維護和安全使用。

美國國家航空航天局和美國國防部為了發(fā)展一種簡單的,可以在不使用化學物質(zhì),紫外線,臭氧,電和熱的情況下實現(xiàn)清潔直飲水的方法,又一次對以納米技術(shù)為基礎(chǔ)的水凈化技術(shù)進行了投資。2004年,美國航空航天局資助了美國佛蒙特州的賽爾登技術(shù)公司,用來開發(fā)其專利Nanomesh™過濾技術(shù),以提高水的凈化效率為載人航天器提供直飲水。Nanomesh過濾技術(shù)采用非常小的碳纖維,也叫碳納米管做成復(fù)合過濾介質(zhì)。這種復(fù)合過濾介質(zhì)利用了高強度碳納米管的吸附性能,有效去除水中的細菌,病毒和孢囊并達到美國環(huán)保局的飲用水標準。納米纖維過濾技術(shù)通過利用納米纖維巨大的活性表面以及篩濾效應(yīng),使得最基本的過濾技術(shù)發(fā)生了根本性的改變。事實上,在2008年,此項技術(shù)當選為美國航天局50項重大技術(shù)之一,被發(fā)表在“美國航空航天50年——衍生技術(shù)(1958年至2008年)”一書中。

碳納米管,是Nanomesh過濾介質(zhì)重要的組成部分。它于1991年被首次發(fā)現(xiàn),是中空纖維結(jié)構(gòu),直徑通常在1—50納米,長度數(shù)直徑的幾千倍。纖維形狀的碳納米管有助于形成一個相對緊密的篩型過濾器。這種過濾器在使用過程中具有較低的壓降。此外,碳納米管的巨大外表面,提高了對污染物,如細菌和病毒的吸附,較其它技術(shù)具有更快的吸附動力因子。

最近,在幾本著名科技雜志上發(fā)表的評論文章證實碳納米管具有較高的抗菌性能和化學吸附性能。在全球范圍內(nèi),數(shù)以千計的基于Nanomesh過濾介質(zhì)的過濾芯或系統(tǒng)通過了測試。所有這些測試都是基于美國環(huán)保局/美國衛(wèi)生基金會P231的標準:無論是單個過濾芯或多個過濾芯組成的系統(tǒng),均要求去除99.9999%的細菌,99.99%的病毒和99.9%的孢囊。數(shù)據(jù)顯示:單獨使用Nanomesh濾芯能夠清潔4,800加侖(18,000L)的水,在這個過程中,此濾芯可捕獲并滅活4.71X1010細菌和2.90x1011病毒。如果使用一個二級系統(tǒng):包括一個Nanomesh主過濾芯和一個Nanomesh預(yù)過濾芯,他們能夠清潔17,000加侖(64,000L)的水,此系統(tǒng)可捕獲并滅活2.43X1011的細菌和1.53x1012病毒。當將該濾芯應(yīng)用到家庭直飲水系統(tǒng)時,這種簡單系統(tǒng)可具有較其它復(fù)雜系統(tǒng)更優(yōu)越的性能。這項新的過濾技術(shù)目前正在中國衛(wèi)生部北京測試中心接受測試。一旦這項技術(shù)獲得批準,無論是在美國生產(chǎn)的,還是在中國生產(chǎn)的Nanomesh過濾芯及過濾系統(tǒng)將進入中國市場,為廣大用戶提供安全,可口的飲用水。它的目標市場將覆蓋軍事,災(zāi)害救援和應(yīng)急,以及旅行,辦公,工業(yè)和家庭直飲水等等。