
宇航员真的要喝“尿”哦。
众所周知,目前人类的航天能力还无法做到星际旅行,目前载人航天的最远旅行也就是去月球玩玩。虽然还未实现星际旅行,但在人类目前的航天任务中,饮水问题就一直是重要课题。
目前比较主流的饮水解决方案是:大量带水上天,同时再对尿液、废水等进行处理后循环使用,所以载人飞船上一般都带有净水装置来实现水的循环使用。
航天主要使用的净水技术:蒸馏、反渗透。
蒸馏技术在知乎上就不细说了,要是真有不知道的自行百度,我们着重说一下反渗透技术是怎么回事儿。也正好,我们作为一个净水器品牌,对净水技术颇有经验。
反渗透技术:
原理大白话:像“水往低处流”的规律一样,液体在不受人工干预的自然环境下,浓度低的部分会向浓度高的部分渗透,这一规律被称为“正渗透”。
而反渗透技术,则是通过人工增压的方式,将高浓度溶液反方向压入低浓度溶液中。在高浓度溶液通过半透膜时,其液体中的溶解物会被半透膜阻挡,从而实现过滤液体的效果。
RO膜,是反渗透技术的核心过滤组件,溶液在压力下渗透通过RO膜,这种膜由高分子材料制成,膜表面的小孔直径在1~0.1纳米之间,而水分子直径为0.3纳米左右,所以RO膜基本上只允许水分子通过。
通过RO反渗透过滤出的水,是业界公认的“纯净水”。
自从反渗透逐渐成为太空净水的主流技术后,宇航员的尿液,也通过反渗透,变成了无色、无味、口感好的纯净水。
优点:
1. 纯净。过滤精度达0.1纳米,产出纯水。
2. 高效。比蒸馏方式产出纯水的速度更快。
3. 省空间、配重。比蒸馏方式更省空间、配重,航天飞船上寸土寸金,多一公斤重量都是为火箭增加技术难题和成本。
缺点:
1. 使用寿命。RO反渗透膜在不停循环过滤的同时,膜表面会阻挡并附着大量杂质,从而会导致其过滤速度不断衰减。
2. 回收率。为提升反渗透膜寿命,该技术会通过冲洗方式对膜表面杂质进行去除,也就产生了浓缩水。优质的反渗透技术能够将2L水过滤出1L 纯净水和1L浓缩水。即便如此,其回收率也仅有50%左右。
水通道蛋白,该物质的发现在2003年荣获诺贝尔化学奖。也成为了未来水处理技术的重要发展方向之一。
什么是水通道蛋白?
它是一种位于细胞膜上的蛋白质,对于水分子有高度的选择性,会在细胞膜上组成孔道,控制水在细胞中的进出。它存在于地球上所有生物体中,包括人类的肾脏中,是人体水分循环过程中最重要的水过滤物质。
它拥有极强的亲水性,除水分子外的其它物质都很难附着在其表面,水分子会排成纵列逐一穿过水通道蛋白,每个水通道蛋白每秒可通过约30亿个水分子,能够将人体摄入水分中的绝大多数杂质彻底滤除,为血液、细胞液等提供近乎纯水的水分。
水通道蛋白技术™
丹麦公司Aquaporin A/S将这一诺贝尔奖重要发现应用于水过滤,创造了 Aquaporin
Inside™(水通道蛋白膜技术™)。
该技术主要是通过技术手段将水通道蛋白制作成过滤膜。以目前国内的技术水平尚无法获得水通道蛋白分子,故该分子主要由Aquaporin A/S提供。再在国内与我们的兄弟公司Aquapoten博通分离膜技术有限公司共同生产水通道蛋白滤芯。
在获得水通道蛋白后,首先用高分子材料把蛋白做成了一个囊泡保护起来,然后把囊泡做成稳定的、可靠的、可以接触的溶液,然后再镶嵌在反渗透膜片上,卷制成 AIM水通道蛋白膜。
①更适宜人体摄入。水通道蛋白本身就是人类肾脏进行水过滤的重要分子,水通道蛋白净水器的过滤结果与人的肾脏十分接近,是目前最适合人体需求的净水方式。
②更省水。相比反渗透,它则拥有更高的纯废比,目前已达到2:1,也就是说现在每产出一杯直饮水,只会排出半杯左右的废水。并且随着技术进步,还会更省水。
③更快速。水通道蛋白的水通过率可以达到每秒30亿个水分子,这种过滤方式的出水速度比其它膜过滤方式更快,在理想状态下保守估计能够达到反渗透技术的100倍。
④更耐用。水通道蛋白膜有极强的亲水性,污染物更难以附着在它的表面,这使得在相同的水质环境下它的使用寿命会更长,从而减少过滤耗材的频繁更换与费用。
水通道蛋白技术目前虽然已经超越了反渗透技术,但人类也只是挖掘出了其净水能力的冰山一角。随着水通道蛋白技术的不断突破,其也是未来星际旅行用水问题的可靠解决方向之一。
小编这个季度的 KPI 靠大家了。
作为Aquaporin A/S和Aquapoten的兄弟企业,我们发明并生产了家用的水通道蛋白净水器,还把宇航员喝尿的梗拍成了广告短片,有兴趣的朋友可以瞧瞧哦。
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