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納米凈水應用分析
發布時2014-08-16 12:5625

 

  眾所周知,我國水資源短缺、水質污染嚴重,處理成本逐年攀升。在水處理方面,納米技術比常規方法更具優越性,且不會產生二次污染。這樣一種高效、環保的技術在國際上早已被大量用于水處理實踐,在我國為  一個看上去很普通的“茶葉袋”,把它塞在水壺口,從壺中流出的哪怕是污染最嚴重的水,經過它的過濾后,都會變成100%安全的飲用水。

  這是南非斯泰倫布什大學研究人員近日發明的一種可凈化水的產品。其秘訣就是“茶葉袋”內部涂敷的薄薄一層含生物殺菌劑的微細納米管,它可以殺死所有致病微生物。

  在環境污染問題越來越受到各國政府重視的背景下,利用納米技術進行水處理成為各國高科技競爭的一個熱點。在法國、美國、日本等許多發達國家,納米治水技術在給水行業中都已得到大規模推廣,與之相比,在我國卻還沒有獲得應有的廣泛運用。

  納米凈水,緣何外熱內冷?

  國際水處理領域的新寵

  納米技術可用于原水的處理、自來水的深度凈化、污水處理以及再生回水的生產等等。與傳統的水處理方法相比,納米水處理工藝占地小,人力和能源消耗少,具有常規方法無法比擬的優勢。

  中科院國家納米中心的研究人員王雅君告訴《科學時報》記者,目前,納米技術處理水大致可分為以下幾種:一是使用吸附性的納米材料,比如碳納米管;二是使用納濾技術;三是納米光催化技術。

  納濾技術是目前科學界認為的自來水深度凈化工藝中最好的方法之一,納濾水甚至被稱為“二十一世紀的健康水”。納濾技術的工程應用在法國、美國、日本等國家的給水行業中已得到大規模推廣。

  法國于1999年底在巴黎近郊建立起了世界首個納米膜自來水廠,其納米生產線日供水能力為14萬噸/日,是現存規模最大的使用國際前沿納米高科技的地表水處理廠,每日為巴黎市郊4百萬居民提供高質量飲用水。此后近十年來,全球以納濾膜為核心制備高品質飲用水的規模水廠已增加到了20多座。

  在美國,從1992年到2000年的8年中,自來水處理工程中納濾膜裝置增加了10倍,大大高于其他方法。

  在歐洲市場,采用納濾技術的家用凈水器普及率已達60%,基本實現了家家終端可直飲健康水。

  在納濾膜的生產方面,美國、日本等國家已達到了商品化的程度,如美國Filmtec公司的NF系列納濾膜、日本日東電工的NTR-7400系列納濾膜及東麗公司的UTC系列納濾膜等,都是在水處理領域中應用比較廣泛的商品化復合納濾膜。

  此外,世界許多國家,尤其是日本、美國、加拿大、法國等還投入了大量資金和研究力量進行納米光催化技術的開發。

  美國環保署(EPA)是美國納米光催化研發的主要支持單位,它投入巨資開展這方面的工作,并大力推動其產業化。其重點在于水處理方面,包括地下水質的改善、廢水處理以及河川污染等。

  在納米光催化技術領域做得最好的是日本。日本經濟產業省將光催化的產業化列為技術立國的支柱產業之一,對光催化技術的發展進行了有力推動。日本產、學、官三方早在2000年就組成了光催化技術制品技術協會,制定光催化制品的質量標準、規格,以及光催化性能的評價試驗法的標準化等工作。現已有包括東芝、松下、三菱、日立在內的多家日本公司生產出了多種納米光催化的實用產品。日本與美國環保局在光催化產品市場的開發方面也展開了合作,目的是保持世界領先地位。

  深度凈水仍是夢想

  但在我國,將納米技術應用于水處理還處于剛剛起步階段。真正意義上的深度凈水對我們而言還只是一個夢想。

  以家用凈水器為例,科技部的最新研究報告表明,雖然生產廠家多數在自己的產品前冠以“納米”二字,但大部分只是將這個詞作為一個光環,以大打高科技牌作為一種贏利手段,真正使用納米技術的并不多。

  清華大學化學系教授朱永法告訴《科學時報》記者,我國市場上的凈水器主要使用活性炭吸附的方式。活性炭易飽和并滋生細菌,反而導致水的二次污染。而真正采用納米技術的凈水器,其凈水能力是普通凈水器的10~20倍。

  另外,就納濾技術而言,我國對納濾過程的理論研究比較早,但對納濾膜的開發、生產尚處于初步階段。天津大學研制的納濾水制備工藝在2003年通過了專家的鑒定,成為我國第一條納濾水生產線,填補了國內的空白。

  但我國工程實例方面的報道屈指可數。國內首個見諸報道的是山東長島南隍城納濾示范工程,于1997年4月投入生產。

  北京排水集團研發部主任甘一萍告訴《科學時報》記者,目前我國在水處理工程中主要還是使用傳統技術,也就是“絮凝沉淀過濾消毒”的處理工藝,采用納濾技術的水處理工程還很少,納濾技術在整個水處理工藝中所占比例大約只有10%.而納米光催化等新技術在我國目前主要還停留在實驗室里,其工程化、產業化實例尚未見報道。

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