選擇性過濾對淨水器行業意味著什麼?

龍應臺說,我要求你讀書用功,不是因為我要你跟別人比成績,而是,我希望你將來會擁有選擇的權利。

選擇對每個人來說都很重要,而選擇的權利對每個人來說卻更加重要。

2020年5月26日舉辦的“健康中國淨水科技峰會”上,以選擇性過濾為標誌的膜色譜雙效淨水技術引起了專家的注意。反滲透、超濾等傳統淨水技術縱橫行業十餘年,已經無法實現自進化和技術迭代,而膜色譜八年磨一劍,終於給了整個行業“選擇的權力”。

一、傳統淨水機有哪些問題?

非選擇性過濾基本上是所有傳統淨水器的共性。傳統過濾技術都是依靠濾膜的孔徑大小進行過濾,就像“篩子”一樣,雜質和有益礦物質都處於同一起跑線,去留沒得選擇。

我們都知道篩子是用來篩東西的,它能將細小物體放行,而將個頭較大的截留下來。濾膜就是能篩分子的篩子,能將尺寸不等的分子篩分開來,實現溶質和溶劑的分離。這樣的工作原理雖然也可以說是一種 “篩選”,但選擇的維度與水質的好壞無關,所以談不上是選擇性過濾。

微濾是最早的傳統技術,相當於是粗眼篩子,過濾精度一般在0.1-50微米,常見的各種PP濾芯,活性碳濾芯,陶瓷濾芯等都屬於此範疇。這樣的淨水器可用於簡單的粗過濾,過濾水中的泥沙、鐵鏽等大顆粒雜質,但不能去除水中的細菌等有害物質。濾芯通常不能清洗,為一次性過濾材料,需要經常更換。具體來說:① PP棉芯:一般只用於要求不高的粗濾,去除水中泥沙、鐵鏽等大顆粒物質。② 活性碳:可以消除水中的異色和異味,但是不能去除水中的細菌,對泥沙、鐵鏽的去除效果也很差。③ 陶瓷濾芯:最小過濾精度也只0.1微米,通常流量小,不易清洗。

微濾技術的代表產品有3M活性炭淨水器,水路工藝採取的是PP棉+活性炭,其特點是能滿足基本淨水功能(部分機型有除鉛效果),即濾即飲,無噪音,無廢水,價格較低。

選擇性過濾對淨水器行業意味著什麼?

超濾是傳統淨水技術集大成者,相當於細眼篩子。過濾精度在0.001-0.1微米,現在一般採用中空纖維超濾膜,中空纖維中空纖維管壁上佈滿微孔,孔徑以能截留物質的分子量比較大,截留分子量可達幾千至幾十萬。可濾除水中的鐵鏽、泥沙、懸浮物、膠體、細菌、大分子有機物等有害物質。中空纖維超濾膜已經廣泛應用於礦泉水的製備;反滲透設備的預處理;自來水淨化處理;海水淡化的預處理;廢水回用的淨化處理;去除水中的膠體和細菌;濾除中藥提取液中的大分子量雜質、蛋白質和多糖,最後製得中藥製劑;低度白酒去濁除菌等。

超濾淨水器的水路工藝一般為五級,PP棉+前置活性炭+超濾膜+後置活性炭+UV殺菌燈,主要品牌有立升、沁園、海爾、美的、怡口等。售價適中。

選擇性過濾對淨水器行業意味著什麼?

反滲透其實是有點反傳統的,它相當於把篩子翻過來的超細眼篩子。過濾精度為0.0001微米左右,是美國60年代初研製的一種超高精度的利用壓差的膜法分離技術。反滲透濾芯可濾除水中的幾乎一切的雜質(包括有害的和有益的),只能允許水分子通過。也就是說用反滲膜制水的過程中,一定會浪費將近50%以上的自來水。同時,反滲透技術需要加壓、加電,流量小,水的利用率低,濾除了水中的有益物質,不適合大量生活飲用水的淨化。全世界一般把反滲透用於純淨水、工業超純水、醫藥超純水的製造。但在中國,由於自來水水質汙染比較嚴重,出了幾次較大的水汙染事件,所以反滲透近年來十分暢銷。

反滲透淨水器的水路工藝和超濾類似,但是核心部件超濾膜換成了RO膜,即PP棉+前置活性炭+RO膜+後置活性炭+UV殺菌燈,它分為無桶設計和有桶設計,需要增壓泵,制水時噪音大,有大量廢水。主要品牌有AO史密斯等。價格較高。

選擇性過濾對淨水器行業意味著什麼?

隨著中國自來水水源保護、處理工藝及傳輸管道的改善,人們對於飲用水的安全性擔憂慢慢降低下來,對水的營養、健康性能日益重視。以杭州、寧波等地為例,已經把千島湖的水引入到自來水,水質相當於淡礦泉水,此時,如果再採用反滲透淨水器把水中礦物質和微量元素過濾掉,那就得不償失了。

在這樣的歷史背景之下,選擇性淨水技術開始進入大家的視野。

二、選擇性過濾的萌芽與發展

如前所言,傳統過濾技術歷經數十年發展,精度越來越高,水越來越乾淨,飲水越來越安全。但它的弊端也開始浮現出來:濾得太乾淨使飲水不夠健康。比如說反滲透淨水器,無論加壓多少,如何調適孔徑,它都不能在濾除重金屬的同時保留礦物質和對人體有益的微量元素,這是因為重金屬和礦物質的分子大小相近,利用孔徑過濾無法將它們有效分離。

有人會說,保留飲用水中的礦物質和微量元素真的那麼重要嗎?諾貝爾獎得主萊納斯.鮑林博士說過:“人類所有疾病均可源自礦物質的缺乏。”不管飲食結構如何豐富,人體都需要從飲用水中攝取一部分礦物元素。

雖然飲食解決了大部分礦物質攝入的問題,但飲用水中的礦物質和微量元素也不可或缺或取代。我國陸軍軍醫大學教授舒為群在“健康飲水,中國人平衡膳食的重要組成”論著中指出: 1.礦物質隱性飢餓是當今中國人群不平衡膳食中的主要矛盾,潛在危害極大。2.水中天然礦物離子可彌補膳食不平衡導致的礦物質不足。自然水體中含有鈣、鎂、鈉、鉀、碳酸氫鹽、硫酸鹽、硅、鋅、碘、氟、鉻、鋰、鉬、硒、鈷、釩等多種溶解性礦物離子,它們是生物利用率良好的優質礦物質來源,對膳食中的礦物質可以起到補充作用。飲水可為人體提供相當比例、甚至超過人體每日需求的鈣鎂補給。3、除了鈣和鎂,天然水體常見的偏硅酸、錳、鍶、鈷、硒、鉬、釩、鋰都是人體必需或可能必需微量元素,其中某些種類在膳食中含量不高或不易吸收,飲水成為人體得到它們的重要途徑。

又有人會問,為什麼過去少有人提保留礦物質而現代人要如此重視呢?因為隨著工業化和現代農業的發展,天然礦物質的攝入越來越困難。人類在生產和生活活動中,不斷破壞賴以生存的環境。人口的增長和工業發展食物量越來越大,農業連年耕作,土壤中的得不到補充,使農作物的礦物質含量越來越少。另一方面,人們為了農作物的高產大量使用化肥,進一步加重了土壤礦物質的含量。再加上水、空氣的汙染,人工飼料的大量使用,使養育人類的土壤面臨著礦物質的嚴重缺乏。

所以,能夠保留飲用水中礦物質和微量元素的選擇性過濾技術出現了。膜色譜技術就是代表產物。膜色譜利用重金屬原子具有“電子空軌道”容易被負電荷吸引的特性,只對重金屬具有吸附作用,而對礦物質沒有影響,就像“磁鐵”只能吸附金屬鐵,而對其他元素沒有影響一樣,用這個原理淨水上,就可以在濾除重金屬的同時保留鈣鎂鍶鋰等有益礦物質。

膜色譜技術的萌芽還得從國家重點實驗室說起,我國有一個膜與膜過程國家重點實驗室,他們一直主導膜科學與技術的研究。在工作中,研究人員發現了一種螯合型中空纖維親和膜色譜及其製造方法和用途。該親和膜色譜在膜微孔表面上帶有大量可與貴金屬離子或重金屬離子形成螯合物的硫脲或巰基螯合基團,其特徵在於該親和膜色譜在膜微孔表面上帶有大量可與貴或重金屬離子形成螯合物的硫脲或巰基基團。

這就是膜色譜淨水器的理論基礎。現在,已經有方太這樣的國內廚電大廠商對其進行改良,並將其產品化,取得了不錯的效果。通過在南北方多個城市做了實驗,膜色譜淨水器過濾後的自來水其水質結果可以媲美瓶裝的優質天然飲用水(相比某山泉,有的礦物質含量指標甚至更高),並且不存在二次汙染、溴酸鹽消毒副產物、重金屬汙染等問題。

最後用一張圖來總結一下傳統淨水和非傳統淨水的區別吧:

選擇性過濾對淨水器行業意味著什麼?

相比傳統的非選擇性過濾淨水機,非傳統的選擇性過濾膜色譜淨水機能夠做到去害留益,解決了超濾淨水濾而不淨,和反滲透淨水一濾了之的技術難題。中國工程院院士、水文學及水資源學家王浩對此表示:“方太的技術最突出的一點就是把中國的淨水技術在安全與健康的這兩者之間取得了一個良好的均衡兼顧,這一點很難得”。

可以預見,隨著人們對健康的重視,選擇性過濾的膜色譜淨水器將會慢慢取代傳統淨水器,滿足更多人高品質健康飲水的需求。


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