Theo báo cáo của trang web môi trường Trung Quốc vào tháng 8 năm 2016, nước là nguồn sống cơ bản cho con người. An toàn uống nước liên quan trực tiếp đến sức khỏe của cư dân. Nhiều chuyên gia dinh dưỡng khuyến khích uống nước đun sôi, cho rằng đây là loại nước uống lành mạnh nhất. Tuy nhiên, cặn nước cứng trong nước đun sôi cũng có thể chứa các chất độc hại như kim loại nặng và xác khuẩn chết. Làm thế nào để có được nước đun sôi an toàn và lành mạnh? Một kết quả nghiên cứu mới của Viện Nghiên cứu Năng lượng Hạt nhân và Công nghệ Năng lượng Mới thuộc Đại học Thanh Hoa - Màng lỗ nhân tạo Công nghệ lọc nước sôi mang lại hy vọng cho việc giải quyết vấn đề này.
Vậy, công nghệ màng lỗ nhân tạo là gì? Nó hoạt động như thế nào để làm sạch nước? Phóng viên đã tiến hành phỏng vấn.
Vương Ngọc Lan
Kỹ sư cao cấp tại Viện Nghiên cứu năng lượng hạt nhân và công nghệ năng lượng mới của Đại học Thanh Hoa
Cặn nước cứng là sự lắng đọng của kim loại nặng, muối canxi, bụi, vi khuẩn, xác ký sinh trùng và các vật liệu khác trong nước. Chúng ta cần loại bỏ càng nhiều càng tốt những chất này.
Với sự quan tâm ngày càng lớn đến chất lượng cuộc sống, độ tinh khiết và hàm lượng khoáng chất có lợi trong nước uống đã trở thành tiêu chuẩn cao hơn. Thiết bị lọc nước dần trở thành một sản phẩm yêu thích trong ngành điện máy gia dụng. Tuy nhiên, sạch không đồng nghĩa với lành mạnh, chi phí mua máy lọc nước đắt đỏ và việc thay bộ lọc thường xuyên chắc chắn sẽ làm tăng chi phí uống nước, nhưng không phải lúc nào cũng đảm bảo nước uống lành mạnh.
Nhiều chuyên gia dinh dưỡng khuyến khích uống nước đun sôi, và nước máy mà người dân sử dụng đều được kiểm tra ba cấp độ bởi nhà nước, với các mẫu nước được kiểm tra mỗi ngày và mỗi giờ để đảm bảo đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt quốc gia. Ngoài ra, sau khi đun sôi, nước sạch và vô trùng, và độ cứng cũng như cấu trúc nước được cải thiện, đồng thời giữ lại một lượng khoáng chất vừa đủ.
Cao cấp kỹ sư Vương Ngọc Lan của Viện Nghiên cứu Năng lượng Hạt nhân và Công nghệ Năng lượng Mới thuộc Đại học Thanh Hoa cho biết, theo nghiên cứu, nước đun sôi làm lạnh xuống 20°C-25°C có thể thay đổi cấu trúc hóa học, trở thành nước phân tử nhỏ hơn, dễ dàng đi qua màng tế bào. Ngoài ra, khi nước được đun sôi, hầu hết các hợp chất hữu cơ như clo sẽ bay hơi.
cá cược bóng đá
Nước đun sôi còn giúp cải thiện độ cứng của nước quá cao. Các thí nghiệm cho thấy độ cứng giảm từ hơn 300 xuống dưới 200.
Tuy nhiên, các chuyên gia giải thích rằng nước máy sau khi vận chuyển qua đường ống và bơm tăng áp ở bể chứa, thực sự có nguy cơ bị ô nhiễm thứ cấp, ảnh hưởng đến chất lượng nước. Nước đun sôi tuy đã khử trùng bằng nhiệt, nhưng cũng tạo ra nhiều cặn nước cứng. Cặn nước cứng nhìn thấy được chủ yếu là canxi và magie, thực tế không gây hại cho cơ thể. Điều đáng lo ngại là các chất bẩn không nhìn thấy lẫn trong đó.
Bà Vương Ngọc Lan cho biết, cặn nước cứng là sự lắng đọng của kim loại nặng, muối canxi, bụi, vi khuẩn và xác ký sinh trùng. Họ từng tiến hành thí nghiệm, sử dụng màng lọc hạt nhân để lọc 30 lít nước đun sôi, trong đó cặn nước cứng chứa hàm lượng arsen lên tới 10,8 microgram, cadmium là 31,2 microgram; hàm lượng chì rất cao, đạt 270
“Nếu không lọc cặn nước cứng, chỉ uống nước trong vòng nửa tháng, lượng kim loại nặng tích tụ trong cơ thể sẽ đạt mức này,” Bà Vương Ngọc Lan nói, sau đó họ mời Trung tâm Phân tích Lý Hóa Bắc Kinh tiến hành kiểm tra, và nhiều lần thử nghiệm đều phát hiện các kim loại nặng.
Một trong những lợi ích lớn nhất của việc đun sôi nước là tiêu diệt vi khuẩn có thể tồn tại trong nước, vậy nước đun sôi có còn chứa vi khuẩn gây hại?
Theo bà, vi khuẩn trong nước chủ yếu bao gồm Salmonella, Shigella, E.coli, Vibrio cholerae, Bacillus anthracis loại B, Legionella kháng clo, v.v. Mặc dù vi khuẩn này đã bị tiêu diệt trong quá trình đun sôi, nhưng trong quá trình chết chúng sẽ giải phóng nội độc tố vi khuẩn, và nếu những nội độc tố này vào cơ thể, sẽ gây ra một số tổn thương nhất định.
Theo bà, nội độc tố vi khuẩn là sản phẩm từ vách tế bào của vi khuẩn Gram âm. Khi vi khuẩn vẫn còn sống, chúng không giải phóng ra ngoài, chỉ khi vi khuẩn chết hoặc dính vào các tế bào khác, chúng mới biểu lộ tính độc hại, chủ yếu thể hiện ở tính nóng, tính độc chết người, giảm bạch cầu máu, hạ huyết áp, kích hoạt hệ thống đông máu, tạo ra khả năng chịu đựng đối với nội độc tố, kích hoạt khả năng chống nhiễm khuẩn đặc hiệu, tác dụng gây hoại tử tế bào ung thư.
trực tiếp ngoại hạng anh hôm nay
Vì vậy, nội độc tố vi khuẩn chắc chắn không tốt cho sức khỏe, nên phải loại bỏ.
Tiêu chuẩn nước uống lành mạnh do Tổ chức Y tế Thế giới đưa ra, bao gồm việc không chứa bất kỳ chất độc hại nào đối với cơ thể con người, như kim loại nặng, tạp chất và vi khuẩn (vi khuẩn gây bệnh), vật liệu phóng xạ và vật liệu phát huỳnh quang, phải nằm trong phạm vi chỉ tiêu do nhà nước quy định.
“Quan điểm cá nhân của tôi là càng ít chất không cần thiết đối với cơ thể càng tốt, cố gắng loại bỏ chúng càng nhiều càng tốt,” Bà Vương Ngọc Lan nói.
Màng lỗ nhân tạo "lọc chọn lọc" có thể loại bỏ hiệu quả các chất độc hại và giữ lại các nguyên tố vi lượng có lợi cho cơ thể trong nước sôi.
“Không lắp máy lọc nước thì có cặn và nhiều chất độc hại, lắp rồi thì cả các nguyên tố khoáng có lợi cũng bị lọc đi, muốn uống nước sạch và lành mạnh sao lại khó khăn thế này?” Hiện nay, nhiều người đang gặp vấn đề tương tự.
Với sự quan tâm ngày càng tăng đến nước uống lành mạnh, các cơ quan liên quan cũng tăng cường đầu tư nghiên cứu công nghệ để giải quyết vấn đề này, trong đó máy lọc nước trở thành phương pháp được người dân rất tin dùng. Tuy nhiên, máy lọc nước mặc dù phần nào giải quyết được vấn đề an toàn nước uống, nhưng do một số phương pháp lọc quá cực đoan, trong khi loại bỏ chất độc hại, cũng loại bỏ luôn các nguyên tố khoáng có lợi cho cơ thể.
Bác sĩ trưởng của Bệnh viện Tổng đội Vũ Cảnh tỉnh Hà Nam, Vương Tử Tín cho biết, nước tinh khiết không nên uống lâu dài vì trong đó thiếu nhiều khoáng chất và nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể, đặc biệt là phụ nữ mang thai, người già và trẻ em, những người có nhu cầu cao về nguyên tố vi lượng, nếu uống nước tinh khiết lâu dài sẽ có hại cho sức khỏe.
Một kết quả nghiên cứu mới đã mang lại hy vọng cho vấn đề nước uống lành mạnh. Nhóm nghiên cứu do bà Vương Ngọc Lan dẫn đầu đã cải tiến công nghệ màng lọc hạt nhân truyền thống, phát triển ra một loại màng lọc hạt nhân mới có thể được sử dụng trực tiếp để lọc nước đun sôi.
Theo bà Vương Ngọc Lan, qua nhiều thí nghiệm chứng minh, sử dụng màng lọc hạt nhân với một số thông số cụ thể để lọc nước đun sôi, các chỉ số tổng độ cứng, fluorua và TOC (carbon hữu cơ tổng) trong nước sau lọc giảm rõ rệt; cặn bám trên bề mặt màng chứa các kim loại nặng có hại cho cơ thể, như nhiều lần phát hiện thấy nhôm, chì, barium, mangan, thủy ngân, cadmium, crôm, v.v.; nước sau lọc vẫn giữ lại các nguyên tố khoáng có lợi cho cơ thể, tỷ lệ không thay đổi đáng kể, được bảo toàn tối đa, rất phù hợp để uống.
Dữ liệu thí nghiệm màng lọc hạt nhân cho thấy, sau khi lọc 30 lít nước đun sôi của một nguồn nước ngầm ở Bắc Kinh, màng lọc thu được 3,0 gram cặn. Cặn này chứa các kim loại nặng có hại cho cơ thể như chì 0,27 miligam, bạc 0,7 microgram, arsen 10,8 microgram, cadmium 31,2 microgram, nikel 0,12 miligam, mangan 40,8 microgram và crôm, nhôm, v.v. Sau khi lọc, không chỉ các kim loại nặng có hại được loại bỏ mà các nguyên tố khoáng có lợi cho cơ thể vẫn được giữ lại tối đa trong nước, tỷ lệ không thay đổi đáng kể, rất thích hợp để uống.
Bà Vương Ngọc Lan cho biết, công nghệ màng lọc hạt nhân sẽ mang đến cơ hội mới cho ngành công nghiệp lọc nước. Theo nhu cầu của cơ thể, nước đun sôi có thể được “lọc chọn lọc” mà không cần các thiết bị lọc nước đắt tiền khác, nhờ đó nước không chỉ sạch mà còn lành mạnh hơn, đồng thời giảm đáng kể chi phí sử dụng của người dân.
Theo thông tin, hiện tại công nghệ này đã hợp tác với các doanh nghiệp trong nước để phát triển các loại bình lọc nước mini tiện lợi, giúp công chúng có thể uống nước sạch và lành mạnh mọi lúc mọi nơi.
■ Phỏng vấn chuyên gia
Tại sao màng lỗ nhân tạo có thể lọc các chất độc hại?
Việc nghiên cứu và phát triển màng lọc hạt nhân ban đầu nhằm mục đích ứng dụng trong phân tách màng. Do lỗ màng hạt nhân đều, và màng là màng điện môi, không gây ô nhiễm màng cho chất lỏng lọc, nên nó là công cụ lý tưởng cho việc lọc tinh vi và phân tách hạt. Vậy màng lọc hạt nhân có những tiềm năng ứng dụng nào trong lĩnh vực dân dụng? So với các vật liệu lọc khác, nó có những ưu điểm gì?
Vật liệu màng lọc màng lỗ nhân tạo có phạm vi ứng dụng rộng rãi, là vật liệu lý tưởng nhất cho việc lọc chính xác.
Báo Môi trường Trung Quốc: Màng lỗ nhân tạo có những đặc điểm gì?
Bà Vương Ngọc Lan: Màng lọc hạt nhân có cấu trúc vi lỗ khác biệt so với các vật liệu lọc dạng mạng, có phân bố vi lỗ rất đồng đều và chặt chẽ. Ngoài ra, còn có mật độ lỗ cao, ổn định hóa học tốt, độ bền cơ học cao, chịu axit, kiềm yếu, và độ bền nhiệt tốt, và có nhiều hình dạng lỗ khác nhau như hình trụ, hình nón đơn hoặc kép, cấu trúc lỗ này là duy nhất và không thể so sánh với các vật liệu lọc khác, có thể thực hiện lọc chính xác theo yêu cầu kỹ thuật. 789bey Do đó, lĩnh vực ứng dụng rất rộng rãi, có thể chặn hoàn toàn các hạt lớn hơn kích thước lỗ, là vật liệu lý tưởng cho lọc chính xác.
Báo Môi trường Trung Quốc: Loại màng này được áp dụng chủ yếu vào những lĩnh vực nào?
Bà Vương Ngọc Lan: Lĩnh vực ứng dụng bao gồm phân ly hóa học, phân ly đồng vị, đo lường bức xạ, kỹ thuật sinh học, y học, kỹ thuật quang phổ khối, công nghệ cách nhiệt, công nghệ tinh chế, công nghệ chân không, công nghiệp điện tử, công nghiệp dược phẩm, công nghiệp thực phẩm, khoa học vật liệu, v.v. Chúng tôi từng tiến hành thí nghiệm bảo quản rau, so sánh với hiệu quả bảo quản trong tủ lạnh, một số chỉ tiêu thậm chí tốt hơn tủ lạnh.
Bộ lọc màng lỗ nhân tạo có cấu trúc đơn giản, tái sinh màng dễ dàng, hoàn toàn có thể sử dụng cho sản phẩm dân dụng.
Báo Môi trường Trung Quốc: Công nghệ cao này có phù hợp với việc dân dụng hóa không?
Bà Vương Ngọc Lan: Chúng tôi đã tiến hành một số thí nghiệm chứng minh rằng màng lọc hạt nhân có lưu lượng lọc lớn, hiệu suất giữ lại cao, khả năng chịu ô nhiễm lớn, cấu trúc bộ lọc rất đơn giản. Hơn nữa, bộ lọc này tái sinh rất dễ dàng, chỉ cần xả nước nhẹ trên bề mặt màng, tất cả cặn bẩn sẽ được rửa sạch. Do đó, màng lọc hạt nhân hoàn toàn có thể được sử dụng trong các sản phẩm dân dụng, có thể chế tạo thành các bộ lọc nhỏ gọn, phục vụ nhiều mục đích khác nhau.
Báo Môi trường Trung Quốc: Hiện nay có công nghệ tương tự ở nước ngoài không?
Bà Vương Ngọc Lan: Hiện tại, đây là vật liệu lọc tinh vi duy nhất có thể sử dụng để lọc nước đun sôi. Công nghệ này không phải là công nghệ màng hạt nhân thông thường, có thể tự hào nói rằng, hiện tại chỉ có Trung Quốc có thể chế tạo màng hạt nhân có thể sử dụng trong bộ lọc nước đun sôi đơn giản như vậy và đã công nghiệp hóa, chưa có nước ngoài có công nghệ tương tự.
Báo Môi trường Trung Quốc: Ngoài việc lọc nước sôi, màng lỗ nhân tạo còn được áp dụng vào những lĩnh vực khác trong cuộc sống dân sinh không?
Bà Vương Ngọc Lan: Chúng tôi đã sử dụng màng hạt nhân để làm một loại rèm cửa sổ, đặt trên cửa sổ để bảo vệ chống khói bụi. Trong công nghệ cũng có một đột phá, đó là xử lý đặc biệt bề mặt và lỗ màng, khiến nó có khả năng bắt giữ và ngăn chặn PM2.5 hiệu quả, tức là chặn khói bụi PM2.5 bên ngoài.
Báo Môi trường Trung Quốc: Cụ thể là làm thế nào để ngăn chặn hiệu quả PM2.5?
Chất liệu quan trọng nhất của rèm cửa sổ này là màng hạt nhân, có rất nhiều lỗ vi mô trên một lớp nhựa mỏng. Những lỗ này có mật độ rất cao, mỗi cm vuông, tức là diện tích của móng tay cái, có hàng trăm ngàn lỗ vi mô, và những lỗ này đều là lỗ thông suốt, xuyên suốt qua vật liệu màng.
Các tính chất hóa học đặc biệt của tường lỗ làm cho tường lỗ và bề mặt màng mang điện tích tĩnh điện. Khi PM2.5 lơ lửng trong không khí và đi qua màng, dưới tác động của lực tĩnh điện, chúng sẽ bị hấp thụ vào tường lỗ.
Ngoài ra, số lượng lỗ trên màng nhiều, rất mỏng, chỉ 10 micromet, vì vậy khả năng thông gió rất xuất sắc, có thể thực hiện hiệu quả giao lưu khí giữa trong và ngoài phòng. Các khí độc hại như formaldehyt và carbon dioxide, vì nồng độ trong phòng cao, cũng có thể thấm qua các lỗ nhỏ ra ngoài, tạo điều kiện không khí trong lành trong phòng.
