长效抗菌材料在饮用水净化中的应用分析

王笑晗

（佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司，广东 佛山 528300）

饮水问题是关系国计民生的重要事项，其直接影响着人们的身体健康和社会的和谐稳定。现阶段，水系统管理正处于4.0的变革时期，人们对于饮用水管理的要求和标准不断提升，建设完整、高效、安全的饮用水体系已经成为人们生活生产的内在需要。但是受诸多因素影响，城市饮用水管理中尚存在较多问题，尤其是在水污染日益严重的今天，饮用水的水质难以得到有效保证，基于此，需重视饮用水的净化管理。

1 饮用水安全问题分析

城市化背景下，水污染问题日益严重，这对人们的饮水安全带来较大威胁。目前，生活饮用水的主要污染是水中含有较多有害微生物，这些物质会对人们的身体产生一定的危害。

饮用水微生物处理中，化学法、物理法是两种较为常见的处理方式。其中饮用水化学净化处理主要是在水中使用氯化物、溴化物、碘化物等杀菌剂，这些杀菌剂能有效灭杀饮用水的微生物；并且从饮用水微生物处理灭杀效果来看，其不仅具有杀菌效率高的特点，而且微生物灭杀的成本较为低廉。不足之处在于通过化学法进行饮用水净化，会降低饮用水的口感，并且一些微生物会对杀菌剂产生耐药性，此外水中金属元素超标也会形成二次污染。依托物理法进行水净化时，臭氧、紫外线杀菌以及过滤膜的应用较多，这些方式在一定程度上减少水中微生物含量，但同样会对饮用水的口感、安全造成影响。基于此，有必要对饮用水净化方式创新与优化。

2 饮用水净化工艺代际认知

作为满足饮用水水量、水质、健康等指标需求的基本保证，饮用水净化工艺的应用直接关系着用水品质，同时其对于人们的生活质量具有较大影响。随着社会的发展，饮用水净化工艺处于持续更新与创新状态。

早在上世纪80年代，人们就已经在饮用水中发现了多种有毒有害物质，这些物质不仅包含微量有机污染物，而且涉及氯化消毒副产物。在这一阶段，开展饮用水净化处理主要是利用臭氧生物活性炭工艺消除水中的微量有机污染物，该工艺在提升饮用水化学安全性的基础上，基本满足了当时人们的用水需要。到20世纪末期，人们对于饮用水中微生物指标的认识更加全面，此时，饮用水安全管理问题主要集中在“两虫”层面，借助膜技术满足了当时对饮用水新生物安全保证的需要。值得注意的是，在膜技术应用中，超滤膜和纳滤膜是两种不同的膜技术，其所面对的水源、水质具有差异性，同时两种膜技术的功能定位也有所不同。通过预处理技术与膜技术的结合，能深度满足饮用水安全管理需要。相对而言，超滤膜的应用效果较为突出，能基本去除水中所有的致病微生物，确保了饮用水的生物安全。到目前为止，超滤膜技术仍在使用。据统计，在2020年，我国超滤水厂产水规模应达到了800万m3／d[1]。纳滤膜具有去除水中颗粒物、截留中水的多种天然和合成有机物的作用。目前，纳滤膜技术也逐步在城市饮用水领域开始应用。

3 长效抗菌材料在饮用水净化中的应用

3.1 长效抗菌材料的类型

随着人们对饮用水品质及用水安全要求的提升，抗菌材料在饮用水净水设备中的应用不断深入，这也是饮用水净水设备发展的重要方向。

3.1.1 常规长效抗菌材料

常规性的长效抗菌材料包含无机抗菌剂和有机抗菌剂两种类型。就无机抗菌剂而言，其主要涉及银、铜、锌等金属物质的应用，借助这些物质的抗菌能力，能在物理吸附离子交换方法的支撑下，将银、铜、锌等物质固定在氟石、硅胶等多孔材料上，然后对饮用水进行抗菌处理，达到饮用水有毒有害物质削减和控制的目的。目前，在无机抗菌剂材料使用中，银离子的使用占据主导地位。而在有机抗菌剂材料使用中，除香草醛外，乙基香草醛类化合物的使用也较为广泛。值得注意的是，有机抗菌剂本身的耐热性较差，而且容易发生水解作用，所以其安全性有待进一步研究。

3.1.2 全材料抗菌

全材料抗菌通过不锈钢原材料制备而成，其抗菌能力优良，抗菌效果持久。有研究显示，使用全材料抗菌后，对于大肠杆菌等微生物致病菌的灭杀效果可达到99%以上。

3.1.3 纳米抗菌材料

纳米抗菌材料是在纳米技术支撑下，对无机抗菌剂进行优化处理，并由此形成的一种全新抗菌工艺，其缓释作用突出，抗菌长效性能较好。目前，纳米抗菌材料在饮用水净化中的作用原理涉及两种情况，一是抗菌制品本身含有一定的金属离子，当这些金属离子接触致病菌后，微生物致病菌的固有成分会受到破坏，在持续性的接触反应下，菌体本身会失去活性，此时金属离子与菌体相互脱离，达到饮用水抗菌的目的。二是纳米抗菌材料与饮用水接触后，会发生光催化反应，在光催化作用下，水和空气中的氧会产生具有较强氧化能力的活性氧离子，这些氧离子会破坏细菌的繁殖能力，造成细菌细胞死亡，最终达到饮用水抗菌净化的作用[2]。

3.2 长效抗菌材料应用

3.2.1 抗菌活性炭应用

目前，活性炭在饮用水净化处理中应用广泛，其能在消除水中有机物等杂质的基础上，起到调节饮用水口感的作用。按照《ASTME2149-13a动态条件下的抗菌剂活性测定的试验方法》，对活性炭在饮用水净化处理中的应用效果进行实验分析，具体方法是将活性炭放置在饮用水中，并对其进行循环冲刷出来，冲刷时间保持在30 d，然后通过纯净水冲洗干净，并在烘箱中干燥，要求烘箱温度控制在120℃。此时在活性炭中，不仅可以发现活性炭抗大肠杆菌，而且能发现抗金黄色葡萄球菌等物质。对比净化后饮用水及未经处理饮用水样本，发现净化处理水中致病菌成分大大减少，同时分析经循环水冲刷30天的活性炭，发现其对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等物质仍有较强的抗菌能力整体抗菌率大于99.99%。由此可见，活性炭抗菌材料在饮用水净化处理中具有长效性特征。

3.2.2 抗菌聚丙烯应用

作为一种安全性较高的抗菌材料，聚丙烯的价格较为便宜，经济效益突出。目前，其在净水设备储水箱、水管中的应用较多，采样与活性炭相同的实验标准与方法，对聚丙烯的应用效果进行研究，可知在使用抗菌聚丙烯粒子材料后，材料本身具有较强的抗菌性，经30 d饮用水循环冲刷后，抗菌聚丙烯材料的整体抗菌率也保持在99.99%以上，即聚丙烯材料在饮用水净化处理中也有着较为长效的抗菌性。

3.2.3 抗菌复合玻纤过滤膜

与前两种抗菌材料相比，抗菌复合玻纤过滤膜不仅对于有机、无机污染物具有较好的截留作用，其在部分微生物控制消除中也有突出作用。对抗菌复合玻纤过滤膜进行为期30 d的抗菌率实验，研究发现其对水中微生物的截留作用还有所降低，这与过滤膜在水中长期浸泡后通透性增大有较大关系。但不可否认的是，其整体的抗菌率仍然保持在99.5%以上，即在饮用水净化处理中，抗菌复合玻纤过滤膜同样具有抗菌长效性的特点。

值得注意的是，人们对于饮用水安全、品质、健康的要求处于持续变化状态，及随着社会需求的变化，对于饮用水净化工艺的要求也会随着改变。目前净水工艺应发展到了第三代，长效抗菌材料的应用成为饮用水净化处理材料选择的重要趋势。在饮用水净化处理中，人们还需要在“依水质定工艺，依目标定代际”原则的指导下，系统化地进行饮用水净水工艺的创新。同时在具体净水工艺模式下，应重视长效抗菌材料的研发与创新，这样才能促进净水工艺的“无厂、无药、无耗”化发展，形成绿色净水模式，满足人们的实际净水需要。

4 结语

长效抗菌材料是饮用水净化处理材料发展的重要趋势，其对于饮用水的品质、安全管理具有深刻影响。新时期，人们只有充分认识到饮用水净化管理的迫切性，结合饮用水净化处理工艺显著和长效抗菌材料类型，深化长效抗菌材料在饮用水净化处理中的应用，这样能有效减少饮用水中的有毒有害物质，提升饮用水净化处理效果，确保饮用水的安全性。