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强生石墨烯亮相上海国际水展 打破“阿克琉斯之踵”魔咒
2018年06月02日 01:10   来源:中新网上海  

  中新网上海新闻6月1日电 (缪璐)强生石墨烯净化技术近日亮相第十一届上海国际水展,其运用独特的技术和材料,研发和生产多款家用石墨烯净水器,在灭菌性能和产品性价比方面达到新的高度,引发巨大关注。

 

 

  水,是生命之源。联合国报告,全球所有疾病与死亡,百分之八十与水源有关。饮用水的清洁健康,是全球关注的重大问题,更是净水行业追求的共同目标。

  这几年,净水行业快发展。2017年,中国净水市场规模达到271亿元,净水器销售量超过5000万台。RO反渗透膜的优异功能,使反渗透膜饮水机迅速崛起。2017年,中国反渗透膜饮水机占市场销售总量的91.2%,是绝对的净水器产品主流。

  但是,国际权威水研究机构的研究结果表明,RO膜在具有高效灭菌功能的同时,也存在三大缺陷:一是反渗透膜过滤,不仅将绝大多数细菌病毒阻隔掉了,但同时也将矿物质和有益元素阻隔掉了。长期饮用纯净水,将危害人体健康。二是RO膜截留的各种细菌病毒粘附在膜面上,并大量繁殖,形成膜污染。如不及时清理,不仅降低RO膜的通透量,更会因膜污染而影响水质。三是膜渗透孔径只有细菌的五千分之一,渗水速度很慢,所以一般净水器都配有机内储水箱。但由于时间影响,储水箱内的水极易变质,形成二次污染。

 

 

  根据CCTV《每周质量报告》(20170422)净水机质量调查披露,市面上近半数家用净水器质量不合格。究其原因,正是由于RO膜及其机内储水箱的二次污染,使饮用水中的沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、蜡样芽胞杆菌、大肠埃希氏菌等严重影响人类健康的致病细菌快速繁殖。RO膜使用一段时间后,在其表面吸附几百万、上千万细菌菌落。

  上世纪90年代,德国著名净水科学家FLEMMING教授,用希腊神话人物阿克琉斯因脚后跟没有神水保护而中箭身亡的故事,形象地将RO膜的生物污染缺陷比喻为“阿克琉斯之踵”。

  能不能研发一种既能清除细菌病毒,又不截留有益元素的过滤材料和净化技术,是当前净水行业最大难题,也是迫切需要解决的研究课题。

 

 

  石墨烯,是20世纪新发现的最具颠覆性的新材料。2004年,英国曼彻斯特大学安德烈·海姆教授和康斯坦丁·诺沃肖诺夫博士,成功制备出单层石墨烯,并因此获得2010年诺贝尔物理学奖。目前,欧洲、美国、日本、中国等众多国家,都把石墨烯列为本世纪最重要的新材料进行研究和开发,并已在新能源、电子、新材料等方面取得重要进展和初步应用效果,显示出广泛的应用前景。我国也把石墨烯作为国家级重要战略材料列入国家“十三五”规划。

  石墨烯是由碳原子通过SP2杂化形成的单原子层二维片状结构,这一特殊的结构使得石墨烯在许多方面具有奇特的性能。石墨烯是目前发现的最薄的二维材料,10万片石墨烯叠加在一起只有一根头发丝的厚度,1克石墨烯平铺,可达2640平方米;石墨烯又是现今最结实的材料,其强度是钢铁的100多倍。石墨烯众多的奇特性能,在超级电容和高效储能电池、超薄超轻航空航天材料、超韧超强防弹衣材料、新型医学材料、纳米传感器、智能纺织材料等领域,应用前景非常广阔。

 

 

  中科院科学家樊春海等于2010年首次发现石墨烯的抗菌作用,即氧化石墨烯可以破坏细菌的细胞膜,从而导致胞内物质外流并杀死细菌。同时发现石墨烯可以通过对细菌细胞膜的插入进行切割,通过对细胞膜上磷脂分子的大规模直接抽取,来破坏细胞膜从而杀死细菌。同年,这一成果发表于美国化学纳米学会(ACSnano)期刊上。2013年国际顶级科学期刊”自然(Nature)”杂志发表的论文指出,石墨烯与细菌直接接触时,石墨烯就像纳米级无比锋利的刀片,直接通过机械损伤来破坏细菌膜结构;此外,由于石墨烯优良的电子传输特性,能够轻易改变细菌膜表面的电位,使细菌膜表面电势失去稳态,引起膜表面细胞呼吸、电子传输、信号传输混乱,导致细菌体内生化异常而死亡。

  南通强生集团于2009年成立了来自美国、欧盟和中国的科学家研发团队,专注石墨烯产业化和后续应用研究,在单层石墨烯的工业化制备和石墨烯复合功能纤维材料研究及产业化生产方面,取得重大突破。强生石墨烯原料制备技术,单层率达到99%。经上海科技情报所查新、国内外第三方权威机构检测、国家科技成果鉴定专家委员会评审,确认达到国际先进水平,目前已获多项国家发明专利。

 

 

  据强生企业集团董事长沙晓林介绍,强生石墨烯专业生产优质的单层石墨烯、氧化石墨烯、改性石墨烯原料,经国家科技成果专家委员会评定、国际第三方权威检测机构认定,强生石墨烯材料制备工艺和产品品质均达到国际先进水平。强生石墨烯充分应用独有的石墨烯共价键功能化修饰改性技术,更加突出石墨烯出色的抗菌性能,将石墨烯与滤膜材质相结合,成功研发石墨烯PP棉滤芯、石墨烯压缩活性炭滤芯、石墨烯反渗透膜滤芯,用于取代传统净水器滤膜材料,取得非常显著抗菌效果。同时,石墨烯过滤材料基本保留了水中的矿物质和有益元素,圆满实现了人类对直饮水的健康需求。

  在石墨烯复合滤芯的灭菌性能方面,德国权威检测机构的检测报告显示:普通绒喷棉初级净水滤芯对金黄色葡萄球菌的滤过率只有10%,而强生石墨烯复合滤芯对对金黄色葡萄球菌的滤过率达到96.6%,是传统滤芯灭菌效率的10倍。

  在石墨烯复合滤芯对有益元素的保留性能方面,上海权威水质检测机构的检测数据显示:采用国家标准检测方法,以上海城市自来水作对照组,自来水PH值为7.01,RO膜过滤后的PH值为7.25,而石墨烯滤芯过滤后的PH值为7.40,更加接近人类饮水PH最佳值7.50的标准;自来水钙离子为37.1,RO膜过滤后钙离子为4.44(下降了88%),而石墨烯滤芯过滤后的钙离子仍为37.1,没有改变;自来水镁离子为9.18,RO膜过滤后钙离子为1.98(下降了78.5%),而石墨烯滤芯过滤后的镁离子为9.05,几乎没有改变;自来水钾离子为1.73,RO膜过滤后钾离子为0.10(下降了94%),而石墨烯滤芯过滤后的钾离子为1.88,没有改变;自来水钠离子为24.7,RO膜过滤后钠离子为7.85(下降了68%),而石墨烯滤芯过滤后的钠离子为26.2,没有改变;自来水偏硅酸为6.22,RO膜过滤后偏硅酸为2.73(下降了56%),而石墨烯滤芯过滤后的偏硅酸为4.12,变化不大。

  在石墨烯复合滤芯的安全性方面,上海权威检测机构根据国标17919标准,对石墨烯复合滤芯浸泡24小时的水质进行测试,结果表明:菌落总数<1CFU/ml,仅为标准<100CFU/ml的百分之一;蒸发残渣为2.5mg/L,仅为标准≤10mg/L的四分之一;高锰酸钾消耗量1.8mg/L,低于标准的2mg/L;无异臭无异味,符合标准要求;挥发酚、氟化物、硝酸盐均未检出;汞、锰、铬、铅、砷、铜、铁、锌、银等均未检出。

  科学的研究数据和权威的检测报告证明,强生石墨烯复合过滤材料,以其独特的、优异的性能,完全解决了RO膜的缺陷和问题,实现了净水技术历史性的重大变革和革命性突破。从强生石墨烯净化技术开始,“阿克琉斯之踵”的魔咒已被彻底打破。

  沙晓林表示,强生石墨烯公司大力推进石墨烯复合材料净化技术在工业净水领域的研究,力争尽快突破工业废水COD净化标准的世界先进水平。(完)

注:请在转载文章内容时务必注明出处!   编辑:缪璐

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