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[原创] 净水器最佳工艺探索

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初级水师

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发表于 2013-12-12 19:32:26 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式



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净水器最佳工艺探索
龚淑楠
凯得菲流体技术(北京)有限公司 北京 2013.11
摘要:综述传统净水器工艺,认为净水器最佳工艺为活性炭与凯得菲铜锌合金清洁滤料、结晶体阻垢剂的组合使用。
关键词:活性炭 铜锌合金清洁滤料 阻垢
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 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg 图二 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image005.gif 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。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。
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。
[ 本帖最后由 ying522 于 2013-12-13 14:36 编辑 ]

净水器最佳工艺探讨.doc

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清啦

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青铜水师

沙发
发表于 2013-12-13 12:19:49 | 只看该作者
这个滤料和其它同类型的产品有什么优点呢???

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超凡水师

板凳
发表于 2013-12-13 16:37:06 | 只看该作者
能不能告诉我出去重金属的原理?

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青铜水师

地板
发表于 2013-12-13 13:19:45 | 只看该作者
这么具体··真不错··
水处理技术与解决方案服务商

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初级水师

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 楼主| 发表于 2013-12-13 14:22:07 | 只看该作者

回复 3# 的帖子




谢谢,请继续关注

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初级水师

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 楼主| 发表于 2013-12-13 14:32:24 | 只看该作者

回复 2# 的帖子

感谢您的关注,此滤料的优点在文章中已有所体现。此处再概括下:(KDF)高纯度合金滤料是集去除水中余氯、去除重金属、去除二价铁、去除砷、去除硫化氢、去除苯酚于一身,并且具有阻止矿物结垢、杀菌灭藻等功效的多功能滤料。 请继续关注,谢谢!

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初级水师

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 楼主| 发表于 2013-12-16 15:00:58 | 只看该作者

回复 6# 的帖子

您好,重金属去除是通过电化学氧化还原反应和催化作用完成的。

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铂金水师

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发表于 2013-12-24 23:20:44 | 只看该作者
最后不还是出来个金属锌离子?这个没注意咋去除的?

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白银水师

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发表于 2014-4-18 10:23:58 | 只看该作者
推不出重金属是如何去除的!并且电解过程生成的锌离子如何去除?并且感觉阻垢剂的作用并不大,性价比不合理! 另外,我有一个疑惑,在电解时,水流经过时能否保证充分时间和空间上的接触!

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王者水师

10
发表于 2016-6-29 16:08:17 | 只看该作者



浏览了,受教了,谢谢楼主好贴子。。。

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黄金水师

元首

2016最佳新面孔

QQ
11
发表于 2016-9-11 20:07:18 | 只看该作者

谢谢楼主的分享
湖底住了一个妖怪,起风的时候它会出来看看
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