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环保净水设备中的新技术及新材料的运用

刘洛言1 张婷2 张新雨3 杨维琴4

连云港市质量技术综合检验检测中心,222000

摘要: 在社会经济的迅猛发展下,人们的生活质量不断提升,工业和农业相关领域的发展,从侧面增加了生活垃圾的数量,给城市的绿色发展造成了较大的影响。为此,人们越来越重视环保设备的选择和运用,期望能有效提高生活质量,还能降低对环境的不利影响。充分发挥环保设备的作用,能彰显出人们的健康观念、绿色环保理念等,也从侧面加快了环保技术和新材料的研发运用。下文论述了环保净水设备的运用现状及革新方案,新技术和新材料的运用。
关键词: 环保净水设备;新技术;新材料;运用
DOI:10.12721/ccn.2024.158435
基金资助:江苏省市场监管技术创新中心(净水设备)
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在当前社会发展中,净水设备起到了不可替代的重要作用,关系到家庭饮用水的安全性。越来越多的人们重视自身健康,对于饮用水安全提出了更高的要求,净水技术的发展需要以提升饮用水质量为中心来落实,经过实践研究发现,运用先进技术和新材料能明显提升净水设备的运用效率,更好地满足饮用水安全标准。由此可见,深入研发并运用先进技术和材料,能明显推动环保事业的发展,还能满足人们的饮用水要求。在环保净水设备中运用新技术和新材料,有助于加快净水设备的长远发展,提升饮用水的安全性,为人们的身体健康保驾护航。

1环保净水设备的革新运用分析

1.1 环保净水设备的运用情况分析

随着人们环保观念的不断加强,新技术和新材料被广泛运用到环保净水设备中,且明显提升了净水设备的运行质量和效率。譬如,通过麦饭石净化技术能明显降低饮用水中的余氯含量,且具有较强的稳定性,能明显提升饮用水的安全性。紫外线水处理技术以及膜分离技术能明显去除水中的藻类、霉菌、细菌等有害物质,可以在不造成二次污染的情况下改善水质。运用新的环保材料能明显提升环保净水设备的耐腐蚀性,延长设备的使用寿命,具有更高的环保效果,成本相对较低,有助于净水设备的持续升级换代,进而提升设备的水处理效果和经济价值。这种不断创新的过程,不仅满足了市场对高效、环保净水设备的需求,还推动了新技术和新材料的研发和应用,形成了一个良性循环。

1.2环保净水设备的革新运用对策

其一,严格按照国家标准和要求落实各项工作,不仅能让环保净水设备更好地满足行业发展需求,还能提升净水设备的安全可靠性及运行效率。涉及到的知识面较广,包含产品的设计、制造、测试工作等的管理,从根本上提升新技术和新材料的运用成效。其二,受到可持续运用理念的影响,新技术和新材料的自身加之逐渐凸显出来。结合实际需求选择合适的新技术和新材料,能明显延长净水设备的使用寿命,还能提升性价比,减少不必要的资源浪费,能更好地满足绿色环保、可持续发展要求。其三,不断总结与革新思路要求技术人员和制造商持续学习和创新。通过对设备使用过程中反馈数据的分析和实践经验的总结,不断调整和优化新技术和材料的应用方案,以实现最佳的净水效果。

2新技术在环保净水设备中的运用

2.1物理法在环保净水设备中的运用

常见的物理法主要包含反渗透技术、电解法、挥发法、离心法等。反渗透技术是运用较为广泛的净水技术之一,半透膜只能让水分子通过,可以有效拦截溶解固体、微生物、有机物等污染物,从而净化并改善水质,具体情况见下图1.电解法主要是借助电场作用,在水中形成正负电极,借助电极反应除去水中的污染物。挥发法主要用于去除水中的挥发性有机物,而离心法则利用离心力分离水中的悬浮物和部分大分子物质。

1.png图1   反渗透膜的工作原理

2.2有机化学方法在环保净水设备中的运用

有机化学方法主要包含电渗析法和电渗析换位法等不同的技术,经过电化学反应快速除去饮用水中的污染物。电渗析法主要是借助半透膜对自理的选择透过性,在电场的作用下,尽快分离溶液中的离子成分。这类技术特别适用于处理含盐量较高的水源,能有效降低水中的盐分和有害物质含量。

2.3微生物处理技术在环保净水设备中的运用

微生物处理技术主要是通过生物降解作用完成净水操作,借助厌氧或有氧生物处理水中的有机物,降解水中的有机污染物,还能把其转换成无害物质,减少对环境的污染。有关人员经过研究发现,微生物处理技术能有效去除有机物,预处理可以明显去除烷烃类有机物,对于芳香烃的处理效果并不理想,生物处理对于AOC的去除率达到了46%。这种处理技术对于分子量<500Daltons的有机物去除效果更好。

2.4智能自动化技术在环保净水设备中的运用

在现代技术的飞速发展下,净水技术逐渐朝着智能化、现代化的方向发展。智能化主要体现在净水设备的监控、故障诊断和操作等方面,充分发挥物联网技术的作用完成远程监管,提升净水系统的运行安全可靠性。在可靠性方面,新技术的应用使得净水设备能够稳定运行,在各种复杂水质条件下依然保持高效的净水性能。

智能自动化技术是在物联网和数据分析的基础上,在净水系统的关键位置安装一些感应探头、流量监测传感器等,能实时监控水质的变化、水的流速、压力等,并把相关信息及时传输到中央处理系统,智能算法主要是结合提前设定好的净化准则和设备运行参数,实时调整净水操作中的物料投入量、水的流速、相关操作标准等,从根本上提升净水工作质量,减少不必要的人工操作,明显降低了人力资源成本。智能净水设备能够自动识别和预警潜在的设备故障或性能下降,及时进行调整或维护,进一步确保了净水系统的高效和可靠运行。

2.5脉冲共振净水技术在环保净水设备中的运用

这种技术是一种新型的净水技术,主要是通过物理原理改善水质,不需要借助传统的化学或生物处理方法来完成净水操作,是在水分子的振动特点下,准确控制脉冲电磁场的频率和强度,让水中的污染物出现共振,从而改变其结构或让其更好地凝聚,加快杂质的分离和去除。这种净水技术的运用中不需要添加化学物质,是比较环保且高效的净水技术之一,理应得到人们的重视和关注。其工作原理是运用特殊频率的电磁脉冲影响水分子及污染物分子,让其产生振动,如果电磁脉冲的频率和水中污染物分子的振动频率相同时,会出现共振反应,导致污染物分子结构的破坏或改变,使其更易被过滤和移除。这种共振还能破坏微生物的细胞膜,从而有效杀灭细菌、病毒等水中的微生物,对水本身的化学结构不产生任何改变,保证了处理后水的安全性和健康性。

3新材料在环保净水设备中的运用

3.1宏观新材料在环保净水设备中的运用

在环保净水行业中,宏观新材料的运用能明显提升净水效率,一些高分子的有机材料、新型金属材料的出现及运用,特别是在净水设备的设计和制造中,彰显出了较大的潜能。PTFE纤维由于其较为显著的耐化学性得到了较为广泛的运用,不仅能直接当作过滤材料,还能和其他材料联合使用提升过滤效果。这种材料比较特殊,可以在较为恶劣的化学环境下保持稳定状态,能更好地保障净水设备运行的安全稳定性。PPS纤维具有较为简单的结构、良好的稳定性、耐高温,是综合性能较强的合成纤维,这种新材料具有显著的阻燃性,把其运用到净水设备中,特别是净水管道的关键位置,可以明显提升净水设备的安全性、持久性、耐用性。P84聚酰亚胺纤维在高温环境下拥有明显优势,和玻璃纤维相比较而言具有更强的脉冲承受力,可以给净水设备提供更多的运用可能性,是较为常见的过滤材料之一。应用这种新型金属材料,不仅能有效避免频繁地维修和更换,还能显著提高设备的整体运行寿命和效率。

3.2微观新材料在环保净水设备中的运用

3.2.1净水设备中泵的新材料运用

在环保净水设备构成中,泵是较为核心的构成之一,泵的效率和持久性直接关系到净水系统的正常运行,泵的损失主要是由于叶片运行中受到的腐蚀和磨损,关系到泵的运行效率,还关系到泵的使用周期。原有的搪瓷保护层可以在某种程度上提供一些保护,但是由于其耐水性和韧性较差,会影响其保护成效。HTPB是一种高分子材料,具有更高的韧性和粘结性,把其和环氧树脂联合起来假如到陶瓷微珠中,能形成新型、综合性能较强的复合涂层材料。这种新材料具有更强的阻水性、抗腐蚀性,还能提升叶片的耐磨损水平,从而在根本上改善泵叶片的耐用性和可靠性。

3.2.2管道新材料的运用

环保净水设备中的管道材料较为关键,通过科学选择管道材料能有效提升净水设备的运行效率和稳定性。原有的PVC-U、PE、PP等不同的塑料材质具有较为显著的化学稳定性、成本较低,被广泛运用到净水管道中。针对一些需要运用大直径管道的场景来说,通常选择在塑料管外缠绕金属丝,从而提升管道的结构强度。在一些直径要求并不高的给排水系统中,双臂波纹管具有较为显著的耐压性、柔韧性,得到了更多人的认可。一些新型的管道材料,比如改性PE和玻璃钢也被广泛运用到净水设备中,这些新型材料不仅具有传统塑料材料的基本特征,比如较轻便、耐腐蚀、便于安装等特点,还具有更强的抗压性、耐磨损性、稳定性。

3.2.3过滤器新材料在环保设备中的运用

其一,陶瓷滤芯主要是借助陶瓷材料的孔径过滤掉饮用水中的泥沙、碎屑、细菌等,且其表明的银离子具有较为显著的杀菌作用。虽然陶瓷滤芯的表面比较容易清洁,但是内部活性炭填充材料使用较长时间后难免会出现堵塞问题,从而影响过滤效果。因此,陶瓷滤芯需要定期更换,以保持其高效过滤性能。

其二,NF滤芯具有较为显著的负电荷特点,因此可以留住饮用水中二价以上的阳离子,还能保留一价的离子。这种有选择地过滤特点可以去除掉水中的有害物质,还能保留一些矿物质元素,提升饮用水的安全性。

其三,反渗透滤芯主要是通过施加压力让水分子从浓度较高的一边透过膜流到浓度低的一边,从而完成水的净化。反渗透滤芯可以留下大于0.0001μm的物质,是当前过滤精度很高的一种技术,广泛应用于家用和工业级水处理设备中。

其四,PP棉滤芯是由聚丙烯材料制作而成的,属于一种无毒无味、抗高压、抗腐蚀的新型材料,在早期的过滤操作中起到了重要作用。可以过滤掉饮用水中的胶体、泥沙、铁锈等物质,但由于其过滤孔径较大,使用寿命相对较短,一般为3-6个月。

其五,超滤膜滤芯可以分为有机膜和无机膜,尤其是中空纤维膜,孔径大小在0.01μm-0.02μm,能明显过滤掉一些大分子的有机物、微生物等。因为超滤膜被运用到高级过滤操作中,因此其能够在前端设备的配合下实现更长的使用寿命,通常为1-2年。通过调查分析不难发现,复合滤芯一年的费用大概是229元,超滤膜滤芯的费用两年大概199元,超滤膜滤芯的成本更低,具体见下表1.

表1  两种滤芯的成本比较

2.png4结语

环保净水设备是较为常见的饮用水处理工具,净水设备的综合性能关系到饮用水的安全和环境的保护。为此,我们应积极引入新技术和新材料,从根本上提升净水设备的运行效率,实现环保净水设备的现代化发展。新技术和新材料在环保净水设备中的运用,不仅能凸显出设备的性能优势,还能满足环保发展需要,推动了环保净水设备的革新发展。

参考文献:

[1]徐广亮.新技术与新材料在环保净水设备中的应用分析[J].中国战略新兴产业,2024,(15):126-128.

[2]卢燕.浅谈新技术与新材料在环保设备中的应用[J].机电产品开发与创新,2022,35(06):70-72.