將水凈化，往往需要過濾技術(shù)，不過依賴于機(jī)械過濾器或者過濾膜來去除污染物隨著時(shí)間推移，濾網(wǎng)或?yàn)V膜上的污染物累積得越來越多，導(dǎo)致過濾設(shè)備阻塞而不得不經(jīng)常更換。
近日，美國普林斯頓大學(xué)的研究人員開發(fā)出新型水過濾技術(shù)，它不需要任何過濾器，而是依靠注入二氧化碳?xì)怏w來改變水的化學(xué)性質(zhì)，根據(jù)電荷分離廢物顆粒，并將相關(guān)論文發(fā)表于《自然—通訊》。
論文中提到的這套凈化系統(tǒng)由硅橡膠管組成，一端分為兩個通道。加壓后的二氧化碳可以通過硅橡膠滲透到水中，并與水混合，使其變?yōu)槲⑺嵝圆a(chǎn)生帶電的離子和分子。這些離子中包括帶正電荷的氫離子以及帶負(fù)電荷的碳酸根分子。這些離子和分子在水中運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生電場，于是被吸引到硅橡膠管的一端，而沒有電荷的過濾水在其自身的通道中繼續(xù)前進(jìn)。，過濾好的水流過一個通道，廢物顆粒流過另一個通道。
可改變水的pH值
“一般來說，二氧化碳常用于改變水的風(fēng)味，還可以起到抑菌的作用。因?yàn)槎趸技尤胨泻笞屗畃H值呈偏酸性，水中氧氣變少，讓細(xì)菌失去可存活的環(huán)境，進(jìn)而被消滅。在污水處理時(shí)，加入二氧化碳后，還可以加速水中某些污染物的沉淀�！北本┕娊】碉嬎芯克L李復(fù)興說。
2009年，瑞士籍華人地質(zhì)學(xué)家、美國科學(xué)院院士許靖華就曾經(jīng)提出過讓二氧化碳與污水結(jié)合，因?yàn)槎趸既谌胨锌梢源龠M(jìn)水的酸化，并且降低其pH值。這樣就從根本上抑制了不適宜酸性環(huán)境的藍(lán)藻、綠藻等污染藻類的生長。
這次新的發(fā)現(xiàn)除了二氧化碳可以將水變?yōu)槲⑺嵝�，研究人員還表示膠體粒子的擴(kuò)散泳可以被進(jìn)入水中的二氧化碳溶解，而且它的溶解將產(chǎn)生濃度梯度。利用這一原則，研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)二氧化碳溶解帶來的定向運(yùn)動，只通過非常低的能耗就能將粒子分離。更重要的是，二氧化碳在溶于水之后具有環(huán)境友好性，也容易從水中被分離。
正是這些優(yōu)勢，讓二氧化碳分解技術(shù)在發(fā)展中國家更有應(yīng)用前景，它可以用于清潔被細(xì)菌和污垢顆粒污染的池塘和河水，還可以用于植物脫鹽，以去除植物中的病毒和細(xì)菌。
屬于空化技術(shù)
近年來，空化技術(shù)生態(tài)有效去除有機(jī)污染物的方法，特別是去除小分子有機(jī)化合物的方法日益受到關(guān)注。“二氧化碳凈化水的方法，與空氣凈化、氯氣凈化以及氫氣凈化等方法，都屬于空化技術(shù)。”李復(fù)興介紹道。
李復(fù)興表示，空化技術(shù)主要通過負(fù)壓，把空氣或其他氣體變?yōu)榧{米級氣泡與水混合，氣泡在水中破裂時(shí)瞬間產(chǎn)生高溫并產(chǎn)生電子，將水中的有機(jī)污染物分解為二氧化碳和水，同時(shí)可以殺死水中的污染物。但因?yàn)闅馀輼O小，不會讓水溫大幅提升。
而且，在空化技術(shù)中，氣體不同，所產(chǎn)生的效果也不同�！把趸栽礁叩目栈Ч矫黠@。其中氧化性的是氯氣和臭氧。二氧化碳的氧化性稍差�！崩顝�(fù)興闡述道。他進(jìn)一步舉例說，氫氣加入水中可以成為有利于健康的功能水。2007年，日本醫(yī)科大學(xué)Ohsawa教授在《自然醫(yī)學(xué)》上發(fā)表的一篇?dú)錃馍飳W(xué)論文，稱氫分子可“選擇性人體內(nèi)惡性自由基”。論文發(fā)表后，立刻引起關(guān)注。在常用的給氫氣方法中就包括飲用富氫水。
而加入氯氣的水則具有消毒作用。因?yàn)槁葰饪膳c水反應(yīng)生成次氯酸，其具有很強(qiáng)的氧化性，與細(xì)菌細(xì)胞壁脂類產(chǎn)生雙鍵反應(yīng)，穿入菌體內(nèi)部，改變細(xì)胞的通透性，從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。這一方法誕生于19世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)一位英國人成功地使用這種技術(shù)阻止了倫敦霍亂的蔓延。至今，這也是常見的消毒方法。只是，后來有科學(xué)家提出氯氣不僅可以滅菌，同樣對其他生物體的細(xì)胞核及人體細(xì)胞也有負(fù)面影響。
“二氧化碳與氯氣相比，優(yōu)勢在于沒有其他污染物產(chǎn)生。”李復(fù)興表示，“只是以前二氧化碳凈化水的設(shè)備比較龐大，只能應(yīng)用于大型的水處理廠。這次新研究提出的方向依然屬于研究階段，距離應(yīng)用還很遠(yuǎn)。”
還需綜合其他方法
李復(fù)興同時(shí)強(qiáng)調(diào)，水中的污染物成分比較復(fù)雜，二氧化碳技術(shù)更多針對的是有機(jī)污染物，但這種技術(shù)對水中的無機(jī)物和重金屬效果不大�！八畠艋夹g(shù)屬于綜合技術(shù)作用，所以不能僅依靠一種方法就完全替代其他技術(shù)�！�
許靖華當(dāng)年提出用二氧化碳處理集成水路污水的方法時(shí)，也曾提到僅靠二氧化碳效果不夠好，還需要再加一道水轉(zhuǎn)換器裝置，加快污水過濾流速，在高水力負(fù)荷下過濾，吸附水中剩余的污染物，將水徹底凈化。
“空化技術(shù)是種有效去除污染物的方法，但是因?yàn)槠湓O(shè)備龐大，而且運(yùn)行成本高，目前尚無法應(yīng)用于大型處理廠，但可以用在小型的水處理設(shè)備上�！崩顝�(fù)興補(bǔ)充道。