凯得菲流体技术：净水器最佳工艺探索

金属狂人

    近年来饮用水的健康、安全越来越受到人们的关注，WHO调查显示，人类80%的疾病与饮水有关，钟南山院士也在今年的两会上提出空气、食物、饮用水都不安全，一点幸福感都没有，饮用水的品质不仅影响了人们的身体健康，更甚的是影响到了人们的精神世界，而常规的自来水处理方法是难以保证水质的，也满足不了人们对饮用水质量的健康要求。饮用水中的主要污染物有可溶性重金属离子、微量有机污染物、消毒副产物以及微生物等。这些污染物对人体的危害是巨大的，改善水质已经成为人们非常迫切的需要，净水技术就显得尤为重要了。

    目前我国市场上的净水器产品品种很多，功能不尽相同，净化效果也相差很大，如何能使净水器产品具有更全面的功能、更简单方便的操作是我们要深入探索的问题。

    自来水生产后要经过漫长的输水系统到达用户，我国大部分输水管线仍是镀锌管，镀锌管经过长期的使用，内壁遭到腐蚀、结垢，可导致水中含有一定量的悬浮物，如泥沙、铁锈、水藻等，因此净水工艺的第一步就是要进行粗滤，以去除水中这些颗粒较大的杂质，保证后续滤芯的寿命，传统工艺一般采用PP棉进行过滤。

    传统净水器工艺的第二步一般采用活性炭过滤。我国自来水普遍采用加氯的方式来消毒，为了保证消毒的持续有效性就要使自来水中留有一定量的余氯，然而自来水余氯浓度过高的话，也会对人体造成一定的危害，主要表现在：易与水中有机物反应，生成三氯甲烷、氯乙酸等致癌物；刺激性很强，对呼吸系统有伤害；对皮肤细胞及细胞间质造成伤害，易引起皮肤干燥、皲裂、丘疹、粉刺、老化等。现有净水器产品大都利用活性炭来解决这些问题。活性炭对水中杂质的去除作用分为两个方面，其一是活性炭的活性表面；其二是活性炭的不饱和化学键。活性炭的表面积很大（500~1500m2/g），加之表面布满了平均直径2~3nm的微孔，所以活性炭具有很高的吸附能力。同时，由于活性炭表面上的碳原子在能量上是不等值的，这些原子含有不饱和键，因此具有与外来分子或基团发生化学作用的趋势，对某些有机物质有较强的吸附能力。由此可见活性炭过滤器的作用主要体现在两个方面：（1）利用活性炭的活性表面去除水中的游离氯，（2）去除水中的有机物，如腐殖酸等。

    净水器工艺的最后一步是超滤。超滤可以分离水中的大分子微粒、胶体、细菌、病毒等。    净水器传统工艺见图一图一    经过上述净化处理后的水质原则上达到了净化标准，但是活性炭的寿命受水质的影响很大，春夏季节，自来水中加氯量会相应增加，以保证消毒效果，而余氯量过大的水通过活性炭后，活性炭很快会吸附饱和，不再具有吸附的功能。此外，水中的钙（Ca2+）、镁（Mg2+）等离子会形成水垢，包覆在活性炭颗粒的表面，也会阻止活性炭的吸附功能。活性炭在净化饮用水的过程中，其表层吸附的有机物会促使细菌大量繁殖，致使出水细菌含量超标。如能延长活性炭的使用寿命、抑制细菌繁殖，并具有阻垢功能，这样的净水器新工艺必将具有广阔的应用空间。    凯得菲铜锌合金清洁滤料是由高纯度的铜锌合金制成，通过电化学氧化-还原反应进行水处理工作，具有优异的净水性能。该滤料与水接触时，合金中电位正的铜成为阴极，而电位负的锌作阳极，构成原电池。锌阳极在反应中失去电子，生成锌离子进入溶液，铜阴极上发生游离氯的还原反应，而不会发生金属铜的溶解，水和氯成为最后的电子接受者，同时生成氢离子、氢氧根离子和氯离子总反应式如下：    Cu/Zn＋HClO＋H2O＋2e→Zn2＋＋Cl－＋H＋＋2OH-    凯得菲铜锌合金清洁滤料对余氯的去除氯高达99%，如果放置在活性炭之前，即可以有效解决活性炭快速吸附饱和而失效的问题，延长活性炭的使用寿命。另外，当水通过凯得菲铜锌合金清洁滤料时，滤料与水的交界面上电势会发生急剧变化，处在这一区域的细菌受到电位冲击性变化的影响，细胞遭到破坏，达到杀菌的效果。而且凯得菲铜锌合金清洁滤料的净水功效并不仅于此，它可以通过氧化还原反应和催化作用，使水中的可溶性重金属离子，如铅、汞、铜、镍、镉、铬、锑、铝等，镀覆于该滤料的表面或进入其晶格中，从而使有毒重金属污染物结合在滤料上，达到去除水中重金属的效果。    目前市场上的净水器产品大都不具有阻垢的功能，而水垢的存在不仅仅是缩短活性炭的使用寿命，也会影响人们的感官。在净水器中加入结晶体阻垢剂（如硅磷晶）可以解决这一问题。结晶体阻垢剂是在1000℃以上高温下合成的无色、无味、无毒、对人体完全无害的高新科技产品，其主要成分是食品添加剂的一种，已被美国FDA收录到GRAS目录。结晶体阻垢剂与水中的钙(Ga2+)、镁(Mg2+)等金属离子反应，形成可溶性络合物，抑制碳酸钙与碳酸镁生成，并分散到水中，从而阻止水垢的形成，得到更洁净的水。净水器新工艺见图二图二    综上所述，如能将活性炭与凯得菲铜锌合金清洁滤料、结晶体阻垢剂组合使用，活性炭会受到保护，吸附有机物的能力得到大幅提高，还可以克服容易滋生细菌的弊端，延长使用寿命，减少滤芯的更换频率，同时又增加了去除水中重金属以及阻垢的功效，这样的组合可谓是最佳的净水器工艺。

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