水是生命之源,人類在生活和生產(chǎn)活動(dòng)中都離不開水,生活飲用水水質(zhì)的優(yōu)劣與人類健康密切相關(guān),因此,水凈化工藝在近年來頗受重視。其實(shí)20 世紀(jì)初,人們對于凈水工藝的研究就已經(jīng)開始,但是傳統(tǒng)的凈水工藝難以去除水中的微生物。我們需要更優(yōu)質(zhì)更安全的水,而需求正是創(chuàng)新發(fā)展的核心動(dòng)力,為了提高飲用水安全保障水平,人們開展了長期的凈水工藝研究工作,完善飲用水深度處理技術(shù),探索新式處理工藝。
傳統(tǒng)工藝:控制懸浮顆粒與表面雜質(zhì)
20世紀(jì)初,為了防止病毒性傳染病,一些學(xué)者初步提出飲用水凈化工藝,前期主要采用吸附法,以混凝、沉淀、過濾、氯消毒等方法去除水中的顆粒物和懸浮物,在之后的80 年里研究人員逐漸以氧化法凈化工藝代替了簡單的吸附方法,既凈化水質(zhì),又防止吸附材料副產(chǎn)物對人體健康的影響。
吸附法
傳統(tǒng)的水凈化工藝一般以顆?;钚蕴?、石英砂等材料為介質(zhì),吸附水中雜質(zhì),但顆?;钚蕴勘让娣e較小,吸附能力差。因此,常經(jīng)過改性后使用。后期研究者探究了CA改性活性炭,其對苯酚的吸附量較原材料提升了78% 。在吸附介質(zhì)改性方面,針對不同物質(zhì),仍有許多改進(jìn)方法需要探索。
高級氧化法
高級氧化技術(shù)是傳統(tǒng)水凈化工藝不斷完善的結(jié)果,其通過產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng),將有機(jī)物降解為CO2和H2O ,從而達(dá)到氧化分解有機(jī)物的目的。高級氧化法依托電化學(xué)催化、光催化等技術(shù),相較于吸附法來說,其凈化能力更強(qiáng),凈化殘留也更少。
新興工藝:關(guān)注飲用水生物安全性
近年來,人們對于飲用水微生物指標(biāo)重要性的認(rèn)識(shí)越來越深刻,其中以“兩蟲”(賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲) 為代表的新的重大飲用水生物安全性問題成為關(guān)注的重點(diǎn)對象,為滿足新的生物安全保障需求,研究者提出以膜與石墨烯為主的水凈化工藝,為飲用水生物安全做深度保障。
納濾膜過濾
納濾技術(shù)是介于超濾與反滲透之間的一種新型膜分離技術(shù),它不僅能截留分子量較大的有機(jī)物以及多價(jià)離子,允許小分析有機(jī)物與單價(jià)離子透過,也能在高溫、酸、堿等苛刻條件下運(yùn)行,通俗來講,該工藝在去除水中顆粒物的同時(shí)也有效截留水中的無機(jī)鹽、內(nèi)分泌干擾物、抗生素等。目前膜分離技術(shù)擁有去除物質(zhì)廣泛、環(huán)保、去除效果好,同時(shí)能耗低、出水水質(zhì)穩(wěn)定、去除的污染物范圍廣等優(yōu)勢。
石墨烯聯(lián)用
石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性,在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景,被認(rèn)為是一種未來革命性的材料. 人們發(fā)現(xiàn)多種技術(shù)、方法結(jié)合效果明顯由于單一方法的凈水效果,石墨烯與高級氧化的聯(lián)用,既能夠提高凈化水的效率,而且能夠截留水中對人體有益的物質(zhì)。雖然石墨烯在其他領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用,但在凈水領(lǐng)域中,對石墨烯材料的應(yīng)用仍處于研發(fā)階段,研發(fā)出具有吸附能力強(qiáng)、回收再利用效率高等優(yōu)異性能的石墨烯基材料是現(xiàn)階段凈水領(lǐng)域的一大方向。
凈水工藝的互補(bǔ)與融合
凈水工藝的目標(biāo)可劃分為三層:初級目標(biāo)是去除無機(jī)離子污染獲得達(dá)標(biāo)水,中級目標(biāo)是去除微量有機(jī)污染物獲得優(yōu)質(zhì)水,高級目標(biāo)是去除污染的同時(shí)保留無機(jī)鹽以及礦物質(zhì)獲得健康水。因此,傳統(tǒng)凈化與先進(jìn)的凈水工藝是互補(bǔ)的,從安全保障到提高效率再到注重品質(zhì),如今的凈水技術(shù)并非一蹴而就,而是建立在傳統(tǒng)理念以及吸附性凈水方法的基礎(chǔ)上逐漸形成的。探索簡捷、低耗、高能的水凈化工藝是研究者努力的目標(biāo)也是百姓的希冀。