重離子微孔膜污水處理技術 可反復使用的“黑科技” 口罩

兩個大國重器落戶惠州，很多人不太容易理解這樣的高科技與當地經濟社會發展的關系。其實，除了科技創新、人才匯聚、技術應用之外，產業發展則是大科學裝置與惠州已經和正在發生的親密接觸。比如，小到可開水浸泡消毒的抗疫口罩，大到能應對幾倍流量的污水處理組件器，一張由重離子技術研制出來的高科技“薄膜”就功不可沒。

可反復使用的“黑科技” 口罩

今年一場突如其來的新冠肺炎疫情，讓惠州市科近離子膜材料研究院(下稱研究院)走進了公眾視野。研究院是由中國科學院近代物理研究所與惠州市科學技術局合作共建，依托中國科學院近代物理研究所在核物理和加速器方面的技術人才優勢，引進多個學科的人才，形成“產學研用”的科研團隊，從事新材料研究和技術開發，進行重離子微孔膜技術在水處理、環境保護、食品、生物、醫療、防偽等領域的研究，促進科研技術的民用化，創造新的經濟價值。項目負責人莫丹博士是中國科學院近代物理研究所研究員、中國科學院大學博士生導師、中國科學院青年創新促進會會員，主要從事重離子微孔膜成果轉化與產業化工作。

2月中旬，正是各類醫用防疫物資尤其是防護口罩緊缺之時。在廣東惠州，惠州離子科學研究中心和惠州科近離子膜材料研究院接到先進能源科學與技術廣東省實驗室的一個緊急任務：研究探討重離子微孔膜在防疫物資方面的應用。研究院充分發揮在重離子微孔膜領域內的人才與技術優勢，最后決定先從民用口罩入手進行技術攻關，緊急研發出一款民用重離子微孔膜防護口罩，成功后委托惠州市泓源水處理科技有限公司實現量產。

與普通口罩不同，惠州研發的這種口罩將用上一個高科技組件——利用重離子技術制造的微孔膜。惠州市泓源水處理科技有限公司總經理劉廣停和研究院負責人莫丹博士等技術骨干們接受任務后，立即結束春節假期返回惠州，開始了沒日沒夜的試驗。十幾天后，他們終于拿出了合格的樣品，大家都為此瘦了好幾斤。

3月初，一款可重復使用的“黑科技”口罩在惠州面世。經廣州市微生物研究所檢測，該口罩顆粒過濾效率可達75%，遠高于醫用外科口罩顆粒過濾效率30%的標準;呼吸阻力約為13帕，遠小于外科口罩49帕的標準;細菌過濾效率為約90%。

同時，該口罩可耐120攝氏度高溫，單次使用后，用沸水浸泡10分鐘消毒殺菌，晾干后即可繼續多次使用——直到口罩整體被“用壞”為止。經第三方機構檢測，該款口罩重復使用20次以后，整體性能不下降。當時，這款口罩被大量捐給了當地防疫部門，并陸續投放市場，一定程度上緩解了防疫物資緊張局面。

重離子微孔膜污水處理技術

這只是離子膜應用的“牛刀小試”， 科近離子膜材料研究院的目標，是要將技術應用到水污染治理領域。項目負責人莫丹博士認為，這才是目前應用最廣、效益最大的領域。

污水處理器的核心組件是過濾板。搭載了微孔膜的過濾板，最近已在研究院研制成功。它能攔截更微小的顆粒物，幾乎不會被堵塞(因此可在清洗表面后反復使用)，且能應對幾倍的瞬時過水量——這在夏天驟雨頻仍的華南地區尤其有用。

惠州市泓源水處理科技有限公司總經理劉廣停向記者展示了一臺小型化水處理設備，只見深色污水經過重離子微孔膜組件處理后，污水瞬間變得干凈透亮，讓人印象深刻。

“配以其他處理技術，重離子微孔膜在針對不同行業污水處理中的應用前景非常廣闊。”項目組負責人莫丹博士對此十分自信。

科技的每一次進步，都在國計民生上留下濃墨重彩的一筆。

近水樓臺先得月。目前，由惠州科近離子膜材料研究院研制的新型雨污兩用污水處理設備已在惠南科技園投入中試產水，產水水質明顯優于地表五類水。

按照劉廣停的設想，這樣的高科技污水處理產業第一步是解決雨水、河道水、景觀水的治污，第二步延伸至醫療廢水、垃圾填埋場廢水的無害化處理。未來，小型化低成本的海水淡化工程也能拓展，主要用在無人島礁上。

“惠州比較早開始整治修復西湖及其他河涌水質，我覺得可以應用上這種技術。讓水體自凈、自我修復的根本，就是讓水中高效增氧，水生動植物有了好的生存環境，就能達到自生態循環。”劉廣停說，現在要做的就是要爭取盡快完成產業化應用。

微孔膜每個孔道都是直線貫通

一張重離子微孔膜成了抗“疫”利器，個中緣由，要從它的“出生”說起。

在蘭州的實驗室里，重離子加速器停止，一張薄如蟬翼的塑料膜被工程師小心取出，一次重離子束流轟擊已在其上打出無數納米級別口徑的微孔徑跡。再經過蝕刻，一張重離子微孔膜就誕生了。

據悉，普通過濾膜靠的是物理拉伸和化學蝕刻來打孔，不但孔道大小寬窄不一，還并非直線貫通，導致過濾能力不佳、不耐高溫和容易變形，還容易將過濾后物質“卡”在曲折的孔道里無法清除，久之就堵住了。

而微孔膜毫無上述缺陷，它的每個孔道都是直線貫通，且大小相等，可耐高溫，過濾物質無法留存，一沖一刷即清除干凈——這也是離子膜口罩可經燙洗消毒重復使用的原因之一。文、圖/廣州日報全媒體記者謝英君、秦仲陽

標簽： 微孔膜 莫丹