中空纳滤膜：“滤”出安全健康直饮水

中空纳滤膜：“滤”出安全健康直饮水

文·本报记者李 禾

    水太“硬”，残留有机物、重金属和氯……当前自来水安全问题让公众担忧，因此在家里、单位、小区等地安装自来水净水设备也越来越普遍。但很多净水设备价格不菲，使用时还需定期更换滤芯，否则反而会导致二次污染。

    863项目成果之一，由吉林市金赛科技开发有限公司自主研发的“中空纳滤膜直饮水装置”科技成果日前通过专家评价会。评价委员会一致同意通过科技成果评价，并认定，该成果整体技术达国内领先水平。

    吉林市金赛科技开发有限公司董事长金淑杰说，使用中空纳滤膜直饮水装置制水方便，不用换芯，产水弱碱性、无菌、无有机物，保留一部分有益矿物质，为安全健康直饮水，长期饮用有利于人体健康。

    自然压力即可实现过滤

    纳滤膜是孔径在1—10纳米（nm）之间，容许低价离子等透过的一种功能性半透膜。记者看到，中空纳滤膜产品是一根根白色的类纤维丝，无数这样的膜丝被装在管子中。当原水流过管子时，小分子团水和钙、铁、镁等有益矿物质通过膜丝，汇集在一起，从龙头最终流出。而灰尘、胶体、细菌、重金属等由于直径大于膜孔径被截留在膜丝内，通过定期清洗后作为废液，可用于冲洗地板、马桶等。

    也就是说，灰尘、胶体的直径为50000纳米以上，细菌、重金属直径分别为100、50纳米以上，均被纳滤膜阻挡，“通过”的纳滤水中，含小分子团水以及钙、铁、镁、锌等几十种常量元素和微量元素。

    金淑杰说，在膜技术方面，以前多掌握在国际知名企业手中，如美国陶氏、日本东丽等。吉林金赛自主研发的中空维纳滤膜产品打破了进口纳滤膜独霸市场的局面。他们以聚醚砜-纤维素为主要材料，加上特种致孔剂等在较高温度下混合均匀，高温铸膜液计量后挤出成中空型，在一定温度的空气浴中挥发溶剂后，立刻进入低温非溶剂中固化，水洗后得到中空纳滤膜。制备的中空纳滤膜孔径约1—10纳米，孔隙率高，耐压力可达0.8兆帕（MPa），为中压膜，具有污染自解析功能。

    北京新型材料建筑设计研究院院长薛孔宽教授对之表示赞赏，他说，“中空纳滤膜直饮水装置”项目采用高温熔融—低温分相工艺制备了中空纳滤膜，硫酸镁和氯化钠脱除率高。该膜还具有耐高温性、耐酸碱性和耐氧化性。

    “中空纳滤膜直饮水装置，将自制中空纳滤膜利用医用级双封头式浇铸工艺封装在壳体内，有精密设计的管线连接组装而成。”金淑杰表示，该装置优点是，仅依靠自来水的自然压力即可实现过滤分离；水中原有的有益矿物质和微量元素被保留，对人体有害的病毒、细菌、化肥、农药、有机物等则被截留；水质pH值由滤前7达到滤后7.4，滤后水达弱碱性；装置体积小、使用方便、无需耗电。

    中国科学院生态环境研究中心研究员吴光夏评价说，该技术和设备，解决了多级净水器频换滤芯的重大技术难题。以中空纳滤膜为核心研制的中空纳滤膜直饮水装置，产水水质达到国家饮用水新标准。可作为国内安全健康直饮水装置的新型膜材料，是教育系统、学校、幼儿园等普及直饮水的专项材料。

    “与国外知名膜产品相比，我们的中空纳滤膜采用中空纤维，产品形式简单，易维护，可反洗；操作压力低，无需动力泵；对一价盐的截留率较低，离子选择分离性高，非常适宜于硬度高的水软化等。”金淑杰说，国内外尚无中空纳滤膜饮用水装置，该产品是首个。

    一专多能用途广泛

该系列技术可广泛应用于饮用水、污水处理、食品、医药、化工和环保等领域。如为市政提供直饮水，即通过建立城市纳滤水厂，有效抑制劣质或污染的原水产生水质波动，整体提升城市供水水质，市民可直接饮用的优质纳滤水。

“我们生产的便携式中空纳滤膜直饮水装置，采用特殊工艺制水，装置结构紧凑、体积小，可适用于不同地表水和浅层地下水为原水的野外应急饮用水装置。该装置还非常适合人数较少、分散的军营、哨所或农村村落，也可用于发生恶劣地质、水体污染灾害时的应急使用。”金淑杰说。

    例如，传统制药工艺中普遍采用的是醇提、水提或多效蒸发等方法进行分离，这些方法普遍存在分离工艺繁杂、纯度低，达不到一类药的质量标准，而且制药成本高、能耗高、环境污染严重等。生物医药专用纳滤膜制成的集成式多级纳滤膜分离装置，可同时逐级完成不同组分的分离，将药物中的百量级小分子有效成分分离出来，达到一类药的质量标准。可在常温下运行，能耗低，特别适用于制药行业有效成分和热敏性物质的分离和浓缩，是制药行业提高质量、降低能耗急需的新技术及装备。

    同理，在食品和保健品领域，利用纳滤膜物理分离方法，无需高温加热杀菌，即保留了果汁在浓缩过程中的色、香、味、营养不变，还可节省大量能源和人力资源；经纳滤膜处理过的酒类口感柔和，绵甜爽净，并将酵母菌、糖化酶菌和异味胶体杂质，从酒中分离除去，降低了甲醛、杂醇油、铅、锰、固型物、氰化物等有害物质的含量。

    “纳滤膜技术可解决食品和保健品生产过程中的失光、除浊、催熟几大技术难题，是替代传统生产工艺的最佳选择，是目前国内先进的绿色环保装置。”金淑杰说。

    记者在采访时发现，当前我国纳滤膜已开始应用于工业冷却循环水、水污染处理方面。但由于进口产品价格较高，使得用途受限。吉林金赛属我国自主研发产品，价格大幅下降，有利于膜产品的推广和应用。

    “吉林金赛开发的多种规格中空纳滤膜产品具有广泛的市场应用前景。建议扩大生产规模，加大新产品研发力度，满足国内外市场需求。”吴光夏说。

    破解水质二次污染难题

    从我国当前情况看，纳滤膜不但有广阔的市场，还能产生较高的经济和社会效益。

    “当前已意向性订货的有北京、山东、上海、黑龙江等地，总需求量在50万支，膜需求量约55万平方米。即可实现销售收入十多亿元人民币，产品市场空间巨大，地区经济效益显著。”更让金淑杰欣慰的是，生活饮用水直饮式纳滤膜装置能有效解决了水质二次污染的技术难题，提供安全健康直饮水，可有效预防和避免大部分因饮水导致的身体病患，提升公众的身体素质。

    当前，大部分膜技术依然被国外企业所掌控。“我们研制的中空纤维纳滤膜装置为高技术新材料，其问世有效提升了我国分离膜研究和制造水平，在科技领域、制造业、环保等领域的社会效益显著。”金淑杰说。