反滲透純水機(jī)的改進(jìn)與發(fā)展方向（下）

　　從理論上講，RO膜的孔徑僅0.1～0.8nm，細(xì)菌是肯定過不了的。但實(shí)際上，反滲透純水機(jī)使用一個(gè)月以后，測(cè)試出水時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌是超標(biāo)的。原因就在RO膜元件濾芯和外殼的配合有縫隙，水中細(xì)菌會(huì)從此溜過去。另外，凈水器雖然是密閉的，但出水龍頭是露在外面與空氣接觸的，而空氣中有大量灰塵及附著在灰塵上的細(xì)菌，因此，出水龍頭處會(huì)進(jìn)細(xì)菌，這些從龍頭處進(jìn)來的細(xì)菌會(huì)向凈水器的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)和滲透，逆流而上，逐步遍及整個(gè)凈水器。再有儲(chǔ)水壓力桶內(nèi)壁及和后置活性炭濾芯會(huì)大量繁殖細(xì)菌。

　　因此，防止反滲透純水機(jī)出水細(xì)菌超標(biāo)也是產(chǎn)品改進(jìn)的方向之一，具體來講，純水機(jī)的防菌主要有以下幾種解決方案。

　　1、抗菌塑料的應(yīng)用

　　接觸水的塑料部件使用抗菌塑料無疑是防止反滲透純水機(jī)出水細(xì)菌超標(biāo)的一個(gè)重要措施。抗菌塑料在成分中添加了抗菌劑，可以抑制細(xì)菌的增長(zhǎng)。凈水器常用的抗菌塑料主要是加入載銀抗菌劑，如磷酸鋯鈉銀抗菌劑。它能緩慢釋放Ag?，Ag?在很低濃度下能透過細(xì)菌的細(xì)胞膜，與細(xì)胞原生質(zhì)中的酶蛋白的巰基發(fā)生作用而使酶失去活性，從而殺死細(xì)菌，具有抗菌作用。如：銀離子抗菌聚丙烯，應(yīng)用于濾瓶、儲(chǔ)水壓力桶、水箱、冷膽等。

　　此外，抗菌塑料中加入的抗菌劑還有：銅鋅復(fù)合抗菌劑;納米TiO2光觸媒催化抗菌劑;有機(jī)抗菌劑;天然抗菌劑等等。

　　市場(chǎng)上還有一種載銀無紡布，由蘇州某公司生產(chǎn)，是在PP無紡布上通過等離子方法載銀(所謂“納米銀”)，用它取代普通無紡布包裹在炭棒外制成的炭棒濾芯，據(jù)說也可以有效抑制細(xì)菌的滋長(zhǎng)。

　　2、載銀活性炭

　　一般以果殼或椰殼活性炭為原料，以特殊工藝使之載銀，含銀量常為0.1%～0.3%，它在水中會(huì)緩慢釋放出銀離子(Ag?)，而銀離子有殺菌作用，因此載銀活性炭除了普通活性炭的吸附功能外，還具有抑制細(xì)菌繁殖的功能。凈水器一定要用優(yōu)質(zhì)的載銀活性炭(如法國(guó)進(jìn)口的載銀炭，很貴)，否則開始時(shí)出水中銀離子會(huì)超標(biāo)，而使用不長(zhǎng)時(shí)間就不再有銀溶出了。所以劣質(zhì)的載銀活性炭建議慎用。

　　現(xiàn)在有新開發(fā)的載高價(jià)銀的活性炭。高價(jià)銀即四氧化四銀，分子式為(Ag?O?)，分子量495.52。每個(gè)銀離子通過dsp2電子與4個(gè)氧原子形成配位鍵，由于分子晶體內(nèi)sp2電子結(jié)構(gòu)的差異，導(dǎo)致分子中電子具有活性，活性電子在單鍵和叁鍵間進(jìn)行電子交換構(gòu)成一個(gè)分子電池，活潑電子的交換可產(chǎn)生1.48～3.0伏的電壓，可有效地將細(xì)菌電死。載高價(jià)銀的活性炭是活性炭吸附與分子電池的殺菌的有效整合。

　　試驗(yàn)結(jié)果表明，即使0.3ppm低濃度下，也能在3分鐘內(nèi)將糞鏈球菌100菌群/ml全部殺死，遠(yuǎn)低于美國(guó)EPA衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的10分鐘內(nèi)100%殺死的條件。四氧化四銀對(duì)自然環(huán)境和生物不會(huì)產(chǎn)生危害，屬無毒級(jí)。由荊效民高級(jí)工程師申請(qǐng)的該專利不僅是一種銀系殺菌、滅病毒材料的制備方法，還是擁有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新成果。由于采用表面化學(xué)合成方法形成化學(xué)結(jié)合，銀離子不易脫落，不會(huì)造成水中銀離子超標(biāo)。上述載高價(jià)銀的活性炭也可以用于反滲透純水機(jī)的活性炭濾芯中。

　　3、溴樹脂的應(yīng)用

　　溴樹脂(學(xué)名全稱：溴代聚苯乙烯海因)是將溴以化學(xué)方法固定于樹脂表面，形成非可溶性固體顆粒狀小球，當(dāng)水流經(jīng)顆粒表面時(shí)，懸浮其中的細(xì)菌和病毒便與縛于表面具有殺菌作用的溴相接觸，從面達(dá)到消毒滅菌作用。溴樹脂由美國(guó)奧本大學(xué)研發(fā)并由海羅索斯(HaloSource) 公司生產(chǎn)，它已通過美國(guó)EPA、NSF等認(rèn)證，在全世界普遍被采用，在我國(guó)也已經(jīng)通過衛(wèi)生部門的檢測(cè)和評(píng)審，取得了衛(wèi)生部頒發(fā)的新材料衛(wèi)生許可批件：衛(wèi)水字(2011)第0064號(hào)。

　　溴樹脂的殺菌效能高，有廣譜殺菌的優(yōu)勢(shì)，它對(duì)致病菌(例如霍亂弧菌，大腸桿菌，沙門氏菌屬)和病毒(例如脊髓灰質(zhì)炎，輪狀病毒)的殺滅率達(dá)99.9999%。而且其殺菌過程中無需流體壓力，無需接電，應(yīng)用于簡(jiǎn)單的水處理裝置中，采用溴樹脂殺菌后的出水中，沒有消毒副產(chǎn)物(DBP)的產(chǎn)生。

　　溴樹脂的使用效果好、使用壽命長(zhǎng)，采用溴樹脂的凈水器可以確保一年、以及數(shù)千至一萬五千升家用飲用水的安全(然后更換濾芯)。它還能以極低濃度的殘留溴保證抗微生物的活性，這對(duì)出水的儲(chǔ)存是十分有益的。

　　需要注意的是使用溴樹脂后不能使用聚甲醛(POM)材料制的管接件，而應(yīng)使用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、ABS等塑料制的管接件，否則會(huì)由于聚甲醛管接件氧化腐蝕而漏水。此外，采用溴樹脂的純水機(jī)的說明書，建議寫上：開始使用的新機(jī)要放掉3～5杯水后再飲用;舊機(jī)開機(jī)后要放掉1～2杯水后再飲用，目的是把長(zhǎng)期浸泡在溴樹脂中的積水放掉，以免影響口感。

　　把溴樹脂置于后置活性炭濾芯中，或在后置活性炭濾芯前(或后)加裝溴樹脂小濾芯，均能保證反滲透純水機(jī)出水細(xì)菌不超標(biāo)。

　　4、臭氧的應(yīng)用

　　臭氧(O?)具有廣譜殺菌作用，殺菌速度較氯快500倍，臭氧殺菌后分解成氧氣，不存在殘留物質(zhì)，不會(huì)對(duì)水質(zhì)造成污染。

　　臭氧應(yīng)用于桶裝純凈水生產(chǎn)中是非常普遍的，而桶裝純凈水生產(chǎn)設(shè)備就是一種大型的反滲透純水機(jī)，在RO出水后有加臭氧工序。那么，臭氧能否應(yīng)用于家用飲水用凈水器中呢?曾有多家企業(yè)和專家進(jìn)行過這方面的探索和實(shí)踐，但均以失敗而告終。其原因是：

　　桶裝水從生產(chǎn)后到用戶飲用，由于流通環(huán)節(jié)及儲(chǔ)存運(yùn)輸需要較長(zhǎng)的時(shí)間及周期，用戶飲用時(shí)臭氧早已分解而在水中不復(fù)存在。然而凈水器則不同，用戶是隨制隨飲，生產(chǎn)出來的飲水中含有臭氧，它還來不及分解。水中臭氧不僅造成水有異味、口感不好;更重要的是，臭氧具有強(qiáng)烈的氧化作用，對(duì)人的食道、胃粘膜都有損害，臭氧也是所謂的“自由基”，可能對(duì)人體健康造成危害。

　　不過，上海某公司實(shí)現(xiàn)了對(duì)臭氧殺菌的巧妙利用，在立柜式反滲透直飲機(jī)中每天夜里定時(shí)(如半夜十二時(shí))進(jìn)行短時(shí)間臭氧消毒，對(duì)水箱中的純水以及直飲機(jī)水箱及出水管路系統(tǒng)等進(jìn)行短時(shí)間的定時(shí)消毒滅菌，這樣，既達(dá)到了殺菌效果又不會(huì)影響水的口感和造成對(duì)健康的不利影響。

　　5、加裝紫外線殺菌器

　　二十世紀(jì)初，英國(guó)學(xué)者貝納德和莫加報(bào)道了紫外線有殺菌作用。二十世紀(jì)九十年代以后，紫外線殺菌器開始大規(guī)模應(yīng)用于水處理中的消毒殺菌。1993年，世界衛(wèi)生組織(WHO)批準(zhǔn)把紫外線殺菌作為飲用水消毒的方法之一。

　　消毒滅菌用的紫外線是UVC波紫外線，其波長(zhǎng)范圍是200～280nm，殺菌作用最強(qiáng)的波段在254nm附近，在此波段有足夠劑量的強(qiáng)紫外光照射到液體或空氣中，會(huì)破壞各種細(xì)菌、病毒等微生物細(xì)胞組織中的核酸，包括細(xì)胞核中的DNA(脫氧核糖核酸)和細(xì)胞質(zhì)中的RNA(核糖核酸)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)病毒或細(xì)菌吸收超過30000μW/cm²的劑量，其生命中樞DNA即遭到破壞，使其立即死亡或喪失繁殖能力。此外，紫外線照射在水中也會(huì)產(chǎn)生微量過氧化氫(H?O?)，它在破壞細(xì)菌的細(xì)胞中也起著一定的輔助殺菌作用。

　　加裝紫外線殺菌器，具有廣譜快速殺菌能力，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，不會(huì)改變水中成分，不產(chǎn)生毒副作用。但也有不足之外，例如，沒有持續(xù)消毒效果，通過紫外線殺菌器后的水有可能再次被污染，消毒效果受進(jìn)水濁度、色度、SS、SDI等影響較大等。

　　目前，紫外線殺菌器在工業(yè)水處理上應(yīng)用較多，在家用凈水器領(lǐng)域有使用，但不多。九十年代初從美國(guó)及我國(guó)臺(tái)灣進(jìn)口的反滲透純水機(jī)，在第五級(jí)后置活性炭后往往再加一級(jí)紫外線殺菌器，以保證出水細(xì)菌不超標(biāo)，但如此配置的國(guó)產(chǎn)反滲透純水機(jī)已不多見。

　　6、加裝后置超濾膜組件

　　在反滲透純水機(jī)的后置活性炭濾芯后面再加裝一個(gè)小的超濾膜組件，其目的和作用是：

　　(1)對(duì)流出后置活性炭濾芯的純水進(jìn)行過濾，濾除細(xì)菌，防止反滲透純水機(jī)出水細(xì)菌超標(biāo);

　　(2)阻止從純水出水龍頭來的細(xì)菌在關(guān)機(jī)時(shí)逆流而上，進(jìn)入并污染后置活性炭濾芯。

　　7、加裝后置微濾膜組件

　　在反滲透純水機(jī)的后置活性炭濾芯后面再加裝一個(gè)小的0.1或0.2μm的微濾膜組件。其目的和作用同超濾膜元件一樣。

　　8、去除壓力桶和后置活性炭濾芯，采用大膜大泵直供水型式

　　既然壓力桶和后置活性炭濾芯是滋長(zhǎng)和繁殖細(xì)菌的溫床及主要根源，那么，采用釜底抽薪之計(jì)，干脆把它們?nèi)コ?，不就可以防止反滲透純水機(jī)出水細(xì)菌超標(biāo)了嗎!

　　使用后置活性炭的目的是去除壓力桶中橡膠囊的異味，只要不用壓力桶，后置活性炭濾芯就失去了使用的意義。事實(shí)上，桶裝水廠的大型反滲透純水機(jī)全是從反滲透直接出水，并沒有什么后置活性炭。

　　但不用壓力桶，直接從RO膜供水，就必須使用大流量的RO膜和相應(yīng)的大功率泵。在《反滲透純水機(jī)的改進(jìn)與發(fā)展方向》(上)中我們已經(jīng)計(jì)算過，起碼需要產(chǎn)水總量為300GPD(每天300加侖，每小時(shí)47.3升)以上的RO膜以及相應(yīng)的大功率泵。此時(shí)取一杯水(400mL，25℃)需要30秒，用戶勉強(qiáng)能接受。但如果水溫低，則流速要降低，取水時(shí)間則要延長(zhǎng)。取消了壓力罐和后置活性炭濾芯后，純水隨制隨用，水質(zhì)也會(huì)更好。

　　(責(zé)編 連曉衛(wèi))