中空納濾膜：“濾”出安全健康直飲水
水太“硬”，殘留有機物、重金屬和氯……當前自來水安全問題讓公眾擔憂，因此在家里、單位、小區等地安裝自來水凈水設備也越來越普遍。但很多凈水設備價格不菲，使用時還需定期更換濾芯，否則反而會導致二次污染。
863項目成果之一，由吉林市金賽科技開發有限公司自主研發的“中空納濾膜直飲水裝置”科技成果日前通過專家評價會。評價委員會一致同意通過科技成果評價，并認定，該成果整體技術達國內領先水平，中空纖維納濾膜達國際先進水平。
吉林市金賽科技開發有限公司董事長金淑杰說，使用中空納濾膜直飲水裝置制水方便，不用換芯，產水弱堿性、無菌、無有機物，保留一部分有益礦物質，為安全健康直飲水，長期飲用有利于人體健康。
自然壓力即可實現過濾
納濾膜是孔徑在1—10納米(nm)之間，容許低價離子等透過的一種功能性半透膜。記者看到，中空納濾膜產品是一根根白色的類纖維絲，無數這樣的膜絲被裝在管子中。當原水流過管子時，小分子團水和鈣、鐵、鎂等有益礦物質通過膜絲，匯集在一起，從龍頭最終流出。而灰塵、膠體、細菌、重金屬等由于直徑大于膜孔徑被截留在膜絲內，通過定期清洗后作為廢液，可用于沖洗地板、馬桶等。
也就是說，灰塵、膠體的直徑為50000納米以上，細菌、重金屬直徑分別為100、50納米以上，均被納濾膜阻擋，“通過”的納濾水中，含小分子團水以及鈣、鐵、鎂、鋅等幾十種常量元素和微量元素。
金淑杰說，在膜技術方面，以前多掌握在國際知名企業手中，如美國陶氏、日本東麗等。吉林金賽自主研發的中空維納濾膜產品打破了進口納濾膜獨霸市場的局面。他們以聚醚砜-纖維素為主要材料，加上特種致孔劑等在較高溫度下混合均勻，高溫鑄膜液計量后擠出成中空型，在一定溫度的空氣浴中揮發溶劑后，立刻進入低溫非溶劑中固化，水洗后得到中空納濾膜。制備的中空納濾膜孔徑約1—10納米，孔隙率高，耐壓力可達0.8兆帕(MPa)，為中壓膜，具有污染自解析功能。
北京新型材料建筑設計研究院院長薛孔寬教授對之表示贊賞，他說，“中空納濾膜直飲水裝置”項目采用先進的高溫熔融—低溫分相工藝制備了中空納濾膜，硫酸鎂和氯化鈉脫除率高。該膜還具有耐高溫性、耐酸堿性和耐氧化性。
“中空納濾膜直飲水裝置，將自制中空納濾膜利用醫用級雙封頭式澆鑄工藝封裝在殼體內，有精密設計的管線連接組裝而成。”金淑杰表示，該裝置優點是，僅依靠自來水的自然壓力即可實現過濾分離;水中原有的有益礦物質和微量元素被保留，對人體有害的病毒、細菌、化肥、農藥、有機物等則被截留;水質pH值由濾前7達到濾后7.4，濾后水達弱堿性;裝置體積小、使用方便、無需耗電。
中國科學院生態環境研究中心研究員吳光夏評價說，該技術和設備，解決了多級凈水器頻換濾芯的重大技術難題。以中空納濾膜為核心研制的中空納濾膜直飲水裝置，產水水質達到國家飲用水新標準。可作為國內安全健康直飲水裝置的新型膜材料，是教育系統、學校、幼兒園等普及直飲水的專項材料。
“與國外知名膜產品相比，我們的中空納濾膜采用中空纖維，產品形式簡單，易維護，可反洗;操作壓力低，無需動力泵;對一價鹽的截留率較低，離子選擇分離性高，非常適宜于硬度高的水軟化等。”金淑杰說，國內外尚無中空納濾膜飲用水裝置，該產品是首個。
一專多能用途廣泛
該系列技術可廣泛應用于飲用水、污水處理、食品、醫藥、化工和環保等領域。如為市政提供直飲水，即通過建立城市納濾水廠，有效抑制劣質或污染的原水產生水質波動，整體提升城市供水水質，市民可直接飲用的優質納濾水。
“我們生產的便攜式中空納濾膜直飲水裝置，采用特殊工藝制水，裝置結構緊湊、體積小，可適用于不同地表水和淺層地下水為原水的野外應急飲用水裝置。該裝置還非常適合人數較少、分散的軍營、哨所或農村村落，也可用于發生惡劣地質、水體污染災害時的應急使用。”金淑杰說。
例如，傳統制藥工藝中普遍采用的是醇提、水提或多效蒸發等方法進行分離，這些方法普遍存在分離工藝繁雜、純度低，達不到一類藥的質量標準，而且制藥成本高、能耗高、環境污染嚴重等。生物醫藥專用納濾膜制成的集成式多級納濾膜分離裝置，可同時逐級完成不同組分的分離，將藥物中的百量級小分子有效成分分離出來，達到一類藥的質量標準。可在常溫下運行，能耗低，特別適用于制藥行業有效成分和熱敏性物質的分離和濃縮，是制藥行業提高質量、降低能耗急需的新技術及裝備。
同理，在食品和保健品領域，利用納濾膜物理分離方法，無需高溫加熱殺菌，即保留了果汁在濃縮過程中的色、香、味、營養不變，還可節省大量能源和人力資源;經納濾膜處理過的酒類口感柔和，綿甜爽凈，并將酵母菌、糖化酶菌和異味膠體雜質，從酒中分離除去，降低了甲醛、雜醇油、鉛、錳、固型物、氰化物等有害物質的含量。
“納濾膜技術可解決食品和保健品生產過程中的失光、除濁、催熟幾大技術難題，是替代傳統生產工藝的最佳選擇，也是目前國內最先進的綠色環保裝置。”金淑杰說。
記者在采訪時發現，當前我國納濾膜已開始應用于工業冷卻循環水、水污染處理方面。但由于進口產品價格較高，使得用途受限。吉林金賽屬我國自主研發產品，價格大幅下降，有利于膜產品的推廣和應用。
“吉林金賽開發的多種規格中空納濾膜產品具有廣泛的市場應用前景。建議擴大生產規模，加大新產品研發力度，滿足國內外市場需求。”吳光夏說。
破解水質二次污染難題
從我國當前情況看，納濾膜不但有廣闊的市場，還能產生較高的經濟和社會效益。
“當前已意向性訂貨的有北京、山東、上海、黑龍江等地，總需求量在50萬支，膜需求量約55萬平方米。即可實現銷售收入十多億元人民幣，產品市場空間巨大，地區經濟效益顯著。”更讓金淑杰欣慰的是，生活飲用水直飲式納濾膜裝置能有效解決了水質二次污染的技術難題，提供安全健康直飲水，可有效預防和避免大部分因飲水導致的身體病患，提升公眾的身體素質。
當前，大部分膜技術依然被國外企業所掌控。“我們研制的中空纖維納濾膜裝置為高技術新材料，其問世有效提升了我國分離膜研究和制造水平，在科技領域、制造業、環保等領域的社會效益顯著。”金淑杰說。
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