清華大學研發出核孔膜開水過濾技術,用科技把關飲水安全

2020-12-25 中國水網

水乃生命之源。飲水安全關係到居民的身體健康。很多營養專家推薦飲用白開水,認為白開水是最健康的飲用水。然而,燒開的自來水水垢中也可能含有有害物質,如混雜著重金屬、細菌屍體等。如何才能喝到安全健康的白開水?清華大學核能與新能源技術研究院的一項全新技術成果——核孔膜開水過濾技術,為這一問題的解決帶來了希望。

那麼,什麼是核孔膜技術?它是如何淨化水質的?記者進行了採訪。

水垢是混在水中的重金屬、鈣鹽、灰塵、病菌、蟲卵屍體等的沉積物,要儘可能地把它們去除掉

隨著人們對生活品質越來越重視,飲水的純淨度和有益礦物質含量成為更高追求,淨水設備成為家電新寵。然而,乾淨不等於健康,高昂的淨水器和頻繁的濾芯更換無疑加大了飲水的成本,卻未必能得到健康飲水。

很多營養專家推薦飲用白開水,居民使用的自來水都是經過國家三級檢驗,經過每天、每小時抽樣檢測,是符合國家生活飲用水標準的安全水。此外,水燒開後,清潔無菌,煮沸後,水質和水硬度得到改善,並保存了適量礦物質。

清華大學核能與新能源技術研究院高級工程師王玉蘭表示,根據研究發現,新鮮白開水冷卻至20℃~25℃,化學結構會發生變化,變成小分子水,很容易通過細胞膜進入細胞內。另外,水燒開後,一些有機汙染物,如氯氣,大部分容易揮發掉。水燒開後,還能夠使硬度過高的水得到改善。實驗表明,硬度可以從300多降到200多。

不過,專家解析,自來水經過管道運輸、二次水箱加壓供水等過程,確實會產生二次汙染的風險,影響水質。白開水雖然對水進行了高溫殺菌消毒,但也會增加大量的水垢。看得見的水垢主要是鈣、鎂等,對人體其實沒有太大危害。人們需要提防的是那些混跡於水垢中看不見的汙垢。

王玉蘭告訴記者,水垢是混在水中的重金屬、鈣鹽、灰塵、病菌、蟲卵屍體等的沉積物。他們曾做過實驗,利用核孔膜過濾30升開水,其中水垢中砷含量達到了10.8微克、鎘是31.2微克;鉛含量很高,達到270微克。

「如果水中的水垢不加過濾,喝半個月的水,身體裡累積的重金屬量就是這麼多。」王玉蘭說,後來他們又請了北京市理化分析中心做了檢測,幾次實驗都檢測到了重金屬。

水燒開最大的好處之一,就是殺死水裡可能存在的細菌,那麼,開水中還存在細菌的危害嗎?

王玉蘭表示,水中的細菌主要有沙門氏菌、痢疾志賀菌、大腸桿菌、霍亂弧菌、B型炭疽菌、耐氯性軍團菌等。細菌雖然在燒水的過程滅活了,但在死亡的過程中會釋放細菌內毒素,這些內毒素一旦進入人體,會造成一定傷害。

據她介紹,細菌內毒素是革蘭氏陰性菌的細胞壁產物。細菌在生活狀態時不釋放出來,只有當細菌死亡自溶或黏附在其他細胞時,才表現其毒性,主要表現為致熱性、致死性毒性、白細胞減少、降低血壓、激活凝血系統、誘導對內毒素的耐受性、誘導抗感染的特異性抵抗力、腫瘤細胞壞死作用等。所以細菌內毒素一定是對人體健康不好的,應該把它去除掉。

世界衛生組織給出的健康飲用水的標準,就包括不含任何對人體有毒有害的物質,如重金屬、雜質和細菌(致病菌)、放射性物質及螢光物質等,應控制在國家規定的指標範圍內。

「我個人的觀點是,對人體完全沒必要的物質越少越好,儘可能地把它們去除掉。」王玉蘭說。

核孔膜「選擇性過濾」能有效去除有毒有害物質,並保留開水中對人體有益的微量元素

「不安淨水器有水垢,甚至有許多有害物質,安裝了淨水器連水中的有益元素都淨化掉了,想要喝口乾淨健康的水怎麼這麼難?」如今,很多人都被這樣的問題困擾。

隨著健康飲水日益受到重視,相關機構也加大技術研究投入解決這一問題,其中淨水器成為頗受民眾推崇的飲水淨化方式。然而,淨水器雖然一定程度上解決了飲水安全問題,但由於某些淨化方式太過極端,在去除有毒有害物質的同時,水中含有的對人體有益的微量元素也同樣被過濾掉。

武警河南總隊醫院主任醫師王自勤就表示,純淨水不宜長期飲用,因為這些水中缺乏人體必需的許多礦物質和微量元素,尤其是孕婦、老人與小孩等對微量元素需求比較高的人,長期飲用純淨水會有害健康。

一項最新研究成果為解決健康飲水問題帶來了希望。王玉蘭帶領的研發團隊經過對傳統核孔膜技術的改良,研發出可以直接用於開水過濾的全新核孔膜過濾濾芯。

據王玉蘭介紹,經過多次實驗證明,用一定參數核孔膜過濾煮沸後的水,過濾後的水總硬度、氟化物及總有機碳TOC指標明顯下降;截留在膜表面的濾餅中含有對人體危害顯著的重金屬,如幾次都檢測到的鋁、鉛、鋇、錳、汞、鎘、鉻等;過濾後水中仍含有對人體有益的微量元素,且比例未見明顯變化。

核孔膜過濾實驗數據顯示,經過過濾30升燒開的北京某地區地下飲用水,濾芯得到水垢3.0克。水垢中含有對人體有害的鉛0.27毫克、銀0.7微克、砷10.8微克、鎘31.2微克、鎳0.12毫克、錳40.8微克及鉻、鋁等元素。過濾後的水中不僅去除了有害重金屬元素,對人體有益的微量元素的比例較過濾前未見明顯變化,得到最大程度保留,非常適宜飲用。

王玉蘭表示,核孔膜技術將以全新的淨水方式為淨水行業帶來新的機遇。根據人體所需,對煮沸的自來水直接進行「選擇性過濾」,無需其他高昂的淨水設備,從而使飲用水不僅乾淨,而且更加健康,在民眾使用成本上也更加實惠。

據介紹,目前這項技術已經與國內企業進行產品合作,開發各種形式的可攜式淨水杯具,讓公眾可以隨時隨地喝到既乾淨又健康的水。

■ 對話專家:核孔膜為何能過濾有害物質?

核孔膜的開發研究是以膜分離應用為目的最早發展起來的。由於核孔膜的濾孔孔徑均一,而且濾膜本身是電介質薄膜,不存在濾膜本身對濾液的汙染,是精密過濾和篩分粒子的理想工具。那麼,核孔膜技術有哪些民用前景?相對其他過濾材料,它有哪些優勢?

編輯:葉馨

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