長效抗菌材料在飲用水凈化中的應(yīng)用分析

王笑晗

（佛山市順德區(qū)美的飲水機制造有限公司，廣東 佛山 528300）

飲水問題是關(guān)系國計民生的重要事項，其直接影響著人們的身體健康和社會的和諧穩(wěn)定。現(xiàn)階段，水系統(tǒng)管理正處于4.0的變革時期，人們對于飲用水管理的要求和標準不斷提升，建設(shè)完整、高效、安全的飲用水體系已經(jīng)成為人們生活生產(chǎn)的內(nèi)在需要。但是受諸多因素影響，城市飲用水管理中尚存在較多問題，尤其是在水污染日益嚴重的今天，飲用水的水質(zhì)難以得到有效保證，基于此，需重視飲用水的凈化管理。

1 飲用水安全問題分析

城市化背景下，水污染問題日益嚴重，這對人們的飲水安全帶來較大威脅。目前，生活飲用水的主要污染是水中含有較多有害微生物，這些物質(zhì)會對人們的身體產(chǎn)生一定的危害。

飲用水微生物處理中，化學(xué)法、物理法是兩種較為常見的處理方式。其中飲用水化學(xué)凈化處理主要是在水中使用氯化物、溴化物、碘化物等殺菌劑，這些殺菌劑能有效滅殺飲用水的微生物；并且從飲用水微生物處理滅殺效果來看，其不僅具有殺菌效率高的特點，而且微生物滅殺的成本較為低廉。不足之處在于通過化學(xué)法進行飲用水凈化，會降低飲用水的口感，并且一些微生物會對殺菌劑產(chǎn)生耐藥性，此外水中金屬元素超標也會形成二次污染。依托物理法進行水凈化時，臭氧、紫外線殺菌以及過濾膜的應(yīng)用較多，這些方式在一定程度上減少水中微生物含量，但同樣會對飲用水的口感、安全造成影響。基于此，有必要對飲用水凈化方式創(chuàng)新與優(yōu)化。

2 飲用水凈化工藝代際認知

作為滿足飲用水水量、水質(zhì)、健康等指標需求的基本保證，飲用水凈化工藝的應(yīng)用直接關(guān)系著用水品質(zhì)，同時其對于人們的生活質(zhì)量具有較大影響。隨著社會的發(fā)展，飲用水凈化工藝處于持續(xù)更新與創(chuàng)新狀態(tài)。

早在上世紀80年代，人們就已經(jīng)在飲用水中發(fā)現(xiàn)了多種有毒有害物質(zhì)，這些物質(zhì)不僅包含微量有機污染物，而且涉及氯化消毒副產(chǎn)物。在這一階段，開展飲用水凈化處理主要是利用臭氧生物活性炭工藝消除水中的微量有機污染物，該工藝在提升飲用水化學(xué)安全性的基礎(chǔ)上，基本滿足了當時人們的用水需要。到20世紀末期，人們對于飲用水中微生物指標的認識更加全面，此時，飲用水安全管理問題主要集中在“兩蟲”層面，借助膜技術(shù)滿足了當時對飲用水新生物安全保證的需要。值得注意的是，在膜技術(shù)應(yīng)用中，超濾膜和納濾膜是兩種不同的膜技術(shù)，其所面對的水源、水質(zhì)具有差異性，同時兩種膜技術(shù)的功能定位也有所不同。通過預(yù)處理技術(shù)與膜技術(shù)的結(jié)合，能深度滿足飲用水安全管理需要。相對而言，超濾膜的應(yīng)用效果較為突出，能基本去除水中所有的致病微生物，確保了飲用水的生物安全。到目前為止，超濾膜技術(shù)仍在使用。據(jù)統(tǒng)計，在2020年，我國超濾水廠產(chǎn)水規(guī)模應(yīng)達到了800萬m3／d[1]。納濾膜具有去除水中顆粒物、截留中水的多種天然和合成有機物的作用。目前，納濾膜技術(shù)也逐步在城市飲用水領(lǐng)域開始應(yīng)用。

3 長效抗菌材料在飲用水凈化中的應(yīng)用

3.1 長效抗菌材料的類型

隨著人們對飲用水品質(zhì)及用水安全要求的提升，抗菌材料在飲用水凈水設(shè)備中的應(yīng)用不斷深入，這也是飲用水凈水設(shè)備發(fā)展的重要方向。

3.1.1 常規(guī)長效抗菌材料

常規(guī)性的長效抗菌材料包含無機抗菌劑和有機抗菌劑兩種類型。就無機抗菌劑而言，其主要涉及銀、銅、鋅等金屬物質(zhì)的應(yīng)用，借助這些物質(zhì)的抗菌能力，能在物理吸附離子交換方法的支撐下，將銀、銅、鋅等物質(zhì)固定在氟石、硅膠等多孔材料上，然后對飲用水進行抗菌處理，達到飲用水有毒有害物質(zhì)削減和控制的目的。目前，在無機抗菌劑材料使用中，銀離子的使用占據(jù)主導(dǎo)地位。而在有機抗菌劑材料使用中，除香草醛外，乙基香草醛類化合物的使用也較為廣泛。值得注意的是，有機抗菌劑本身的耐熱性較差，而且容易發(fā)生水解作用，所以其安全性有待進一步研究。

3.1.2 全材料抗菌

全材料抗菌通過不銹鋼原材料制備而成，其抗菌能力優(yōu)良，抗菌效果持久。有研究顯示，使用全材料抗菌后，對于大腸桿菌等微生物致病菌的滅殺效果可達到99%以上。

3.1.3 納米抗菌材料

納米抗菌材料是在納米技術(shù)支撐下，對無機抗菌劑進行優(yōu)化處理，并由此形成的一種全新抗菌工藝，其緩釋作用突出，抗菌長效性能較好。目前，納米抗菌材料在飲用水凈化中的作用原理涉及兩種情況，一是抗菌制品本身含有一定的金屬離子，當這些金屬離子接觸致病菌后，微生物致病菌的固有成分會受到破壞，在持續(xù)性的接觸反應(yīng)下，菌體本身會失去活性，此時金屬離子與菌體相互脫離，達到飲用水抗菌的目的。二是納米抗菌材料與飲用水接觸后，會發(fā)生光催化反應(yīng)，在光催化作用下，水和空氣中的氧會產(chǎn)生具有較強氧化能力的活性氧離子，這些氧離子會破壞細菌的繁殖能力，造成細菌細胞死亡，最終達到飲用水抗菌凈化的作用[2]。

3.2 長效抗菌材料應(yīng)用

3.2.1 抗菌活性炭應(yīng)用

目前，活性炭在飲用水凈化處理中應(yīng)用廣泛，其能在消除水中有機物等雜質(zhì)的基礎(chǔ)上，起到調(diào)節(jié)飲用水口感的作用。按照《ASTME2149-13a動態(tài)條件下的抗菌劑活性測定的試驗方法》，對活性炭在飲用水凈化處理中的應(yīng)用效果進行實驗分析，具體方法是將活性炭放置在飲用水中，并對其進行循環(huán)沖刷出來，沖刷時間保持在30 d，然后通過純凈水沖洗干凈，并在烘箱中干燥，要求烘箱溫度控制在120℃。此時在活性炭中，不僅可以發(fā)現(xiàn)活性炭抗大腸桿菌，而且能發(fā)現(xiàn)抗金黃色葡萄球菌等物質(zhì)。對比凈化后飲用水及未經(jīng)處理飲用水樣本，發(fā)現(xiàn)凈化處理水中致病菌成分大大減少，同時分析經(jīng)循環(huán)水沖刷30天的活性炭，發(fā)現(xiàn)其對于大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等物質(zhì)仍有較強的抗菌能力整體抗菌率大于99.99%。由此可見，活性炭抗菌材料在飲用水凈化處理中具有長效性特征。

3.2.2 抗菌聚丙烯應(yīng)用

作為一種安全性較高的抗菌材料，聚丙烯的價格較為便宜，經(jīng)濟效益突出。目前，其在凈水設(shè)備儲水箱、水管中的應(yīng)用較多，采樣與活性炭相同的實驗標準與方法，對聚丙烯的應(yīng)用效果進行研究，可知在使用抗菌聚丙烯粒子材料后，材料本身具有較強的抗菌性，經(jīng)30 d飲用水循環(huán)沖刷后，抗菌聚丙烯材料的整體抗菌率也保持在99.99%以上，即聚丙烯材料在飲用水凈化處理中也有著較為長效的抗菌性。

3.2.3 抗菌復(fù)合玻纖過濾膜

與前兩種抗菌材料相比，抗菌復(fù)合玻纖過濾膜不僅對于有機、無機污染物具有較好的截留作用，其在部分微生物控制消除中也有突出作用。對抗菌復(fù)合玻纖過濾膜進行為期30 d的抗菌率實驗，研究發(fā)現(xiàn)其對水中微生物的截留作用還有所降低，這與過濾膜在水中長期浸泡后通透性增大有較大關(guān)系。但不可否認的是，其整體的抗菌率仍然保持在99.5%以上，即在飲用水凈化處理中，抗菌復(fù)合玻纖過濾膜同樣具有抗菌長效性的特點。

值得注意的是，人們對于飲用水安全、品質(zhì)、健康的要求處于持續(xù)變化狀態(tài)，及隨著社會需求的變化，對于飲用水凈化工藝的要求也會隨著改變。目前凈水工藝應(yīng)發(fā)展到了第三代，長效抗菌材料的應(yīng)用成為飲用水凈化處理材料選擇的重要趨勢。在飲用水凈化處理中，人們還需要在“依水質(zhì)定工藝，依目標定代際”原則的指導(dǎo)下，系統(tǒng)化地進行飲用水凈水工藝的創(chuàng)新。同時在具體凈水工藝模式下，應(yīng)重視長效抗菌材料的研發(fā)與創(chuàng)新，這樣才能促進凈水工藝的“無廠、無藥、無耗”化發(fā)展，形成綠色凈水模式，滿足人們的實際凈水需要。

4 結(jié)語

長效抗菌材料是飲用水凈化處理材料發(fā)展的重要趨勢，其對于飲用水的品質(zhì)、安全管理具有深刻影響。新時期，人們只有充分認識到飲用水凈化管理的迫切性，結(jié)合飲用水凈化處理工藝顯著和長效抗菌材料類型，深化長效抗菌材料在飲用水凈化處理中的應(yīng)用，這樣能有效減少飲用水中的有毒有害物質(zhì)，提升飲用水凈化處理效果，確保飲用水的安全性。