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活性碳濾芯與 RO 逆滲透其實是閨密?淨水器原理大解密

活躍星系核_96
・2018/05/22 ・3011字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 537 ・八年級
  • 文/水知識生活家 許馨勻|在這資訊碎片時代,我們只提供最真實的水知識,大家最需要的水知識,讓人人都能當水知識生活家

你家有裝淨水器嗎? 目前活性碳濾芯和 RO 逆滲透為目前台灣淨水器的大宗。其實 RO 逆滲透是一套複合式的系統,其中主要的過濾環節也包含了「活性碳」;究竟這些淨水器是如何運作的,你知道嗎?讓我們一起來了解淨水器的組成和原理吧,有了這些知識也更能知道自己適合怎樣的淨水器、才不會被廣告或是業務牽著鼻子走囉。

首先,讓我們來看看活性碳的小知識吧!

活性碳淨水器

活性碳濾芯原理

活性碳濾芯原理,圖/ID Water水知識生活家。

活性碳(activated carbon)是很廣泛使用的的淨水器濾材,為一種多孔性的含碳物質,它具有高度發展的孔隙構造,其結構為碳形成的六環物堆積而成。由於六環碳的不規則排列,造成了活性碳多微孔結構及高表面積的特性,每一公克的活性碳就有如好幾個籃球場的面積,因為這特性所以它能夠讓汙染物如農藥、臭味、餘氯等有足夠空間吸附在上面,而達到過濾效果。

 活性碳主要功能有

  1. 臭味
  2. 吸附顏色
  3. 吸附氯氣
  4. 吸附農藥

活性碳就像海巡一般,負責把這些偷渡的物質給抓起來,然而對於暗渡陳倉的硝酸鹽、硬度以及絕大部分的重金屬,活性碳可能就拿他們沒辦法了(攤手)。

活性碳材質迷思

電子顯微鏡下的活性碳。source:Wikimedia

活性碳所使用的材料大多取自木材、鋸屑、木質素、果殼、棕櫚、椰子殼等,經高溫(300~500℃)碳化後,再以高溫(850~950℃)的水蒸氣予以活性化製成。活化的目的是清除碳化過程中,積蓄在活性碳孔隙內的焦油物質及提高孔洞體積、比表面積,以產生高吸附量的活性碳。

通常業者會聲稱椰子殼的活性碳就是最好的選擇,千萬不要陷入材料品質迷思,關鍵還是在於廠商的製造過程,而這個把關的部分,消費者需要注意的是,是否有美國國家衛生基金會(National Sanitation Foundation, NSF)認證材料證明,這樣才能避免買到劣質的活性碳濾心或淨水器。

NSF 認證活性碳濾心水壺,圖/NSF 國際官網

市面上常見的活性碳淨水器種類

一般市面上販售的活性碳淨水器大致可分為『粒狀』、『粉狀』、『壓縮碳棒』、『銀添抗菌活性碳』、『銀添抗菌活性碳纖維』五種型式,其過濾效果程度依序為:

  1. 銀添抗菌活性碳纖維
  2. 銀添抗菌活性碳
  3. 壓縮碳棒
  4. 粉狀
  5. 粒狀

由於活性碳本身無抗菌的能力,因此開發出添加具有抗菌效果的銀奈米粒至活性碳中,透過奈米大小具有高的比表面積特性,加入活性碳中可提高其吸附性。

活性碳的維護與管理

  • 增加水體與活性碳的接觸時間可以提高活性碳吸附的效果,這可以透過減低水流速度的方式達成。
  • 新的活性碳在第一次使用前應以清水流洗清潔,以去除殘留的粉末狀活性碳。
  • 活性碳的吸附對象是無選擇性的,只要是疏水性有機物,活性碳都具備某種程度的吸附效果。為增加吸附效果,水體應先適度過濾,去除雜質再進入活性碳濾心。

使用活性碳淨水器應注意的地方

過濾是以阻截為處理機制,達到去除水中物質的功能,因此使用一段時間後,濾芯上所截留下水中的雜質會逐漸累積。雖然活性碳的吸附能力很強,但也是細菌的溫床,使用時間一久,活性碳已屆使用期限,如果太久沒有更換或清洗,堆積在淨水器上的顆粒物質會愈來愈多,則通過之水流量會逐漸減少,並會孳生細菌,影響水質安全。

如何判斷淨水器被阻塞的程度 :一般淨水處理是利用入水與出水的壓力差。

經過一定的處理水量後,淨水器要定時進行反沖洗*以排除堆積其上的雜質,淨水器濾芯也需定期更換(一般 3 個月更換一次,活性碳濾心一般約半年更換;出水量顯著減少時,也需更換),才能確保濾出水的安全。

  • 反沖洗(back washing)為一種清洗濾料之方法,透過攪動使附著於濾層中的雜質污染物剝離,但這通常要請專業人士來執行。

活性碳的使用期限:當濾芯顏色變黃、淨水流量漸小時,就要及時更換,不然濾出的水質反而會比自來水更不安全。

RO 逆滲透淨水器

逆滲透(Reverse osmosis, RO)有如城堡裡的層層衛兵、設下了 2~3 層的關卡,是各類淨水器中對污染物最全面的處理技術。但逆滲透也因此成本最高,維護也較為困難,因此為了保護滲透膜的壽命,在滲透膜前端會有去除水中餘氯的機制,這通常利用活性碳濾芯來完成。

RO 逆滲透濾芯構造,圖/ID Water水知識生活家。

RO 淨水器構造

RO 淨水器一般是如何組成的,想必很多人不太了解,接下來讓我們來了解一下基本的構造吧!

一般 RO 淨水器系統基本是由五種不同的濾芯所组成:

RO 逆滲透率新構造,圖/作者製作。

RO 逆滲透的過濾原理

RO 薄膜即半透膜為一種多孔性的材質,水只能從一方流入,而不會回流,且其孔徑大小剛好可以通過水分子,因此比水分子大的分子如重金屬、酚類、螢光劑都無法通過,細菌、大腸菌、病毒亦無法通過。

RO逆滲透原理。source:wikimedia

利用半透膜的材質及水分子滲透的特性,一般水分子會由濃度低(雜質極少)的一端往濃度高(含較多雜質)的一端滲透,但是如果在濃度高的一端加壓就會形成逆滲透,也就是水分子由濃度高的一端往濃度低的一端移動,因此逆滲透的基本配件就是半透膜與加壓馬達。

此外,為避免水中懸浮微粒造成阻塞問題,通常在活性碳濾心前會再加一個 5 微米的濾心,水中較大的顆粒、餘氯及部分有機物可由前置活性碳及顆粒濾心去除。

滲透過分離膜的即為純水,沒有滲透過去的即為高濃度廢水,而 RO 造一桶純水須排放 3~4 桶廢水,但可將水中所有雜質完全去除(90%以上),是目前過濾效率最高的水處理方式。

RO 膜雖然能過濾水中雜質及異味,能有效提高用水品質,但相對的 RO 濾心是屬於耗材之一,面對不同用戶所使用的原水端,會因為水質差異而影響該濾心的使用年限,使其壽命降低。

RO 淨水器的維護管理

RO 淨水器的維護管理,圖/作者製作。

但因不同淨水器使用材料不同,消費者使用淨水器的次數、用量也不同,因此濾心使用壽命也就不同。缺乏維護保養的濾心本身就會形成二次污染,甚至造成更大的危害。

然而家用淨水器淨化後之水質經常沒有一個確切的標準來衡量,因此處理後之水質難以保證。

目前雖能做到由淨水器的自動控制系統根據水壓、時間提醒維護,但事實上等到濾芯顏色變黃、水流量變小時,也許已經是事態嚴重的程度了。

重要的是還是要根據水質,因此最好能夠常態的進行水質檢測,才能真正確保我們飲用水的安全。

活性碳與 RO 逆滲透濾心比較,圖/ID Water水知識生活家。

參考資料

  1. 黃惠如。2005 年 9 月 1 日。4 招確保我家水能喝。康健雜誌。82 期。
  2. 王根樹。2011 年 11 月 20 日。淨水器的使用。上課簡報。
  3. Ghaedi, M., Sadeghian, B., Pebdani, A. A., Sahraei, R., Daneshfar, A., & Duran, C. (2012). Kinetics, thermodynamics and equilibrium evaluation of direct yellow 12 removal by adsorption onto silver nanoparticles loaded activated carbon. Chemical Engineering Journal, 187, 133-141.
  4. 張傳旺。2011。超音波及酸鹼藥劑應用於 RO 膜清洗系統之研究。In: 第十一屆台灣電力電子研討會。國立清華大學 電機工程學系。
  5. 楊智其。2011。全球環境變遷與永續發展。課堂簡報。

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia


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〈長髮公主〉隱含女性不孕的問題?你所不知道的童話剖析——從榮格心理學分析童話的隱喻

Bonnie_96
・2021/08/06 ・4366字 ・閱讀時間約 9 分鐘

編按:動畫故事近年翻案頻頻!網上流傳著《神隱少女》的千尋隱喻雛妓、《龍貓》的大龍貓隱喻死神的種種都市傳說。本文借用分析心理學開山祖師榮格的視野,一探動畫文本中的隱含義?

《咒術迴戰》中的七海健人有云:「枕邊掉的頭髮越來越多,喜歡的夾菜麵包從便利商店消失,這些微小的絕望不斷積累,才會使人長大。」——泛科《童年崩壞》專題,邀請各位讀者重新檢視童年時期的產物,讓你的童年持續崩壞不停歇 ψ(`∇´)ψ

看過迪士尼動畫電影《魔髮奇緣》的你,想必對樂佩公主的 70 英尺長(約 21.3 公尺)的金髮印象深刻。這部取材自《格林童話》中〈長髮公主〉(又譯萵苣公主)的動畫電影,背後有哪些難以窺見的隱喻呢?本文將以榮格童話分析來討論〈長髮公主〉,這個故事其實隱含女性渴望生育的訊息。各個角色如何以不同方式呈現相同的焦慮?最後他們又是如何化解這樣的渴望?讓我們繼續看下去!

迪士尼動畫《魔髮奇緣》中樂佩公主的金色長髮。圖/Giphy

先來談談,什麼是「榮格童話分析」?

在深入分析〈長髮公主〉的隱喻前,得先來介紹什麼是「榮格童話分析」。

一提到童話,大家腦中馬上浮現罐頭開場「在很久、很久以前」。緊接著,主角一定會遇到三次困難。不管挑戰如何困難,都能迎刃而解。最後來個華麗結尾「公主與王子過著幸福快樂的日子」。

專屬於孩童讀物的童話故事,卻對瑞士心理學家榮格(Carl Jung)十分重要。他認為不會受限各歷史文化、能被大眾喜愛的童話,是人類集體無意識(Collective unconsciousness)中最原始的結構

最重要的是,如何詮釋童話中的隱喻與象徵。因為要找到進入更深層集體無意識的方法,就需要找出並分析這些深藏在童話中的原型(archetypes)和隱喻。並能從童話中,更認識心靈運作的模式和歷程。

原型,是一種集體無意識(Collective unconsciousness)的結構。它會存在各種心靈活動當中,我們通常很難從意識中直接捕捉。包含會在神話、童話故事、宗教,以及藝術等中發現。 像是接下要談的〈長髮公主〉,或是大家熟知的〈睡美人〉、〈白雪公主〉等童話,必定都會出現美公主、帥王子、壞巫婆三種典型的角色,這其實就是榮格心理學中的原型之一

壞巫婆是童話三種典型角色之一。圖/Giphy

常被提及的原型圖像,還包含:阿尼瑪(anima)、阿尼姆斯(animus)、陰影、老者、孩子,以及魔法師等。其中,陰影(shadow),則是不符合社會規範及道德標準的特質。像是自私、軟弱、貪心等。因為存在無意識中,所以不容易被個體所覺察的內容。

而「阿尼瑪」和「阿尼姆斯」則是比陰影更深層的無意識內容。阿尼瑪是男性中的女性特質,阿尼姆斯是女性中的男性特質。會因為不同的社會文化、個人發展有不同的顯現程度。

在我們的一生中,只能真正體驗或是理解幾個原型而已。但透過童話,我們能夠認識更多不同原型的運作方式,以及集體無意識的運作歷程。

正如,榮格童話分析最權威的代表人物瑪麗-路薏絲.馮.法蘭茲(Marie-Louise von Franz)在《解讀童話:從榮格觀點探索童話世界》一書中提到,「童話是集體無意識心靈歷程中,最純粹且精簡的表現方式,⋯⋯童話以最簡要、最坦誠開放且最簡練的形式代表原型。在此一純粹的形式中,原型意象提供我們最佳的線索,以了解集體心靈所經歷的歷程。」

榮格童話分析最權威的代表人物 Marie-Louise von Franz。圖/Amazon

人人熟悉的〈長髮公主〉,其實在談不孕?

從前有一對夫妻,結婚很久,他們非常想要一個孩子。但多年過去了,他們都得不到孩子。最後,女人向上帝請求,希望能賜予他們一個孩子。
房子的後方有個小窗戶,可以看到一座美麗的花園,裡面有著奇花異草。但是,花園四周環繞著高牆,誰也進不去。因為它的主人是法力高強的女巫,人人都很害怕她。
有天太太極度想吃女巫花園內所種的萵苣,難以拒絕的丈夫只好去三番兩次去偷來給太太吃。某天被女巫抓到,丈夫不斷向她賠罪,後來不得不答應巫婆的交換條件——「萵苣可以讓你們隨便採,但你們的小孩生下,要交給我。」

從榮格學派童話分析的觀點來看,每個童話故事都會提出一個精神世界,等待被解決的問題。尤其,故事開場的第一段,就決定精神世界的方向。也就是人類共同面臨的某種困境。而故事的情節與鋪陳,是這個解決方案的演繹。

所以從人物設定可以發現,長髮公主的父母及未來的養母(女巫)都至少有「生育困難」及「想要孩子」的其中一種困境,這不但是文本中推動劇情的關鍵要素(促成雙方用萵苣吃到飽交換長髮公主的撫養權),也反映了現實中一般家庭被賦予傳宗接代這種社會責任所衍生的生育焦慮。

貫穿整個故事的核心主題「無法生育」。圖/Pexels

同是身為女性的妻子及女巫,兩人卻擁有不同、甚至是對立的生命議題。動畫中的妻子,象徵著傳宗接代、照顧家庭的責任,以及成為母親與妻子的女性能量。 

相反地,女巫則是象徵著傳承智慧、帶有純潔,沒有小孩的女性能量。若以現代社會類比,就類似在專業領域中佔有一席之地的女性,能夠靠著才華及知識過著自給自足的生活,選擇不進入婚姻、不投入家庭

兩種不同的角色,雖然有各自的生命議題,可是在文本中都指向同樣的「生育焦慮」。這裡的生育焦慮不只是生理上的無法生育,它背後潛藏人類心靈創造力的枯竭,更是一種對「創造希望」與「新的可能」的渴望。

這樣的渴望和能量,也驅動雙方有了接下來的行為——偷竊。從對方那裡,偷些原本不屬於自己的東西。妻子央求丈夫從女巫花園偷些萵苣,而女巫則是以童話故事慣用手法「交換」取得對方的孩子。

王子闖入「禁忌高塔」,象徵公主逝去的童貞

時間很快地過去了,生下來的女嬰就被命名為拉芬采兒(Rapunzel;意譯萵苣)。在小女孩滿12歲的那年,女巫決定將她送到森林深處,把她關在一座高塔裡。這是沒有門、沒有樓梯的高塔,她就過著禁錮生活。
「拉芬采兒、拉芬采兒,垂下妳的長髮!」每當扶養她的女巫要送飯菜過來時,就會在塔下呼喊她名字。要她放下一頭金色長髮,讓女巫可以藉由爬髮從窗戶進入塔內。
有天,王子騎馬路過森林,被拉芬采兒的歌聲所吸引。在白天,觀察完女巫進入塔內的方法後。隔天夜晚他模仿女巫的通關密語,進入塔內。當拉芬采兒看見陌生男子,簡直嚇壞了。但聽完王子溫柔的自我介紹後,兩人瞞著女巫多次在高塔幽會,日久生情後,拉芬采兒也答應王子的求婚。直到王子帶足夠的線繩能夠編成梯子,就能帶她遠走高飛。

從開場到故事的中段,出現兩個榮格學派所說的「禁忌空間」。分別是女巫的花園,以及拉芬采兒所居住的高塔。兩個場域,都是人無法輕易進入的空間。因為無法輕易接近,往往禁忌會帶有神聖性的意義與象徵。

將正值青春期的拉芬采兒關在高塔中,有種與外界隔絕、刻意孤立他人的意味。女巫所做的其實正是在呵護少女的純潔狀態,讓她維持在未受外界玷汙、最完美的心靈。

然而,王子進入塔內的那刻起,象徵禁忌的高塔,也不再禁忌。他無疑打破女巫為拉芬采兒所呵護的純潔。逝去的童貞,也象徵著她將從女孩轉變為女人,迎來青春期階段的自我認同危機。

拉芬采兒所居住的高塔是故事中的「禁忌空間」之一。圖/Giphy

有趣的是,拉芬采兒不僅是故事中出現的第三個女性角色,也是故事中唯一有名字的主角。童話故事中的角色,從沒有名字到有名字的轉變,也體現榮格學派所強調的「自性化歷程」。

自性化歷程,是一種個體尋找認定、發展獨特,以及創造生命的過程。因此,生下即被賦予名字的拉芬采兒,也預示著她的人生將完成追尋自我的任務。她也將從原先任女巫擺布、獨自生活在高塔中;與王子的相識相戀,找到屬於自身的認同,並創造自身新的可能與新生命。

被放逐的懲罰,公主邁向獨立的契機

拉芬采兒某次拉女巫上來時,卻說溜嘴:「教母,為什麼你這麼重?我拉王子都沒有這麼費力,可一下子就把他拉上來了!」聽完一氣之下的女巫,剪去拉芬采兒的秀麗長髮、把她丟到沙漠之中。
不知情仍前來幽會的王子,依舊喊著那句通關密語。但爬上塔內,卻發現前來等著他的,不是拉芬采兒,而是女巫。絕望之餘,王子縱身一躍。掉進一片荊棘叢裡,不慎刺傷雙眼失明,為此流浪多年。
直到,王子來到拉芬采兒所待的沙漠,再度聽見熟悉的歌聲。兩人相擁而泣,她的淚水滴到王子的眼睛,竟然就恢復視力、重見光明。這時的她,也生下一男一女的雙胞胎。最後,王子帶一家四口回到自己的王國,從此過著幸福快樂的日子。

從上一段中,我們也能看到過去受到女巫擺布的她,是處於女性內在分裂的狀態,沒有足夠的能量找到自我認同。

而〈長髮公主〉這篇故事最重要的轉折點,在於女巫的懲罰——剪去她秀麗的頭髮,將她放逐到沙漠之中。本是讓女巫、王子攀爬的金色秀髮,卻因為犯錯而被迫剪去,這象徵著「階段的轉變。」

現今,我們常會看見有些人在經歷失戀、出社會等重要事件後想換換造型,會把過去留了很久的長髮一口氣全部剪掉。在某種意義上就代表「階段的轉變」,也代表期待下個階段的到來。 

但在〈長髮公主〉中,剪髮沒有期待迎向下個階段的喜悅,而是一種初嘗禁果所要承受的代價。且被丟到不毛之地、毫無生機的沙漠,在絕境之中,她需要展現女性內在的力量,同時肩負起成為母親及父親的責任,獨自扶養一雙兒女。

兜了一圈後,童話故事的最後,依然是王子與公主過著快樂的日子。最終,原先女性內在的分裂狀態,現在也經驗了完整的內在歷程,感受到「生」的希望。

初嘗禁果要肩負的責任與「生」的希望。圖/Pexels

 參考資料

  • 呂旭亞(2017)。《公主走進黑森林:榮格取向的童話分析》。台北:心靈工坊。
  • 瑪麗-路薏絲.馮.法蘭茲(2016)。《解讀童話:從榮格觀點探索童話世界》。台北:心靈工坊。

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Bonnie_96
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