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201504月23

道尔顿净水器HIP3-M12 TCP6/HIP2中的KDF滤芯是什么

很多想买道尔顿净水器的朋友,都经常会碰到一些新技术新名词。这不,道尔顿净水器hip3-m12 HIP3/HIP2/TCP6 中的KDF滤芯就有很多人并不明白是怎么一回事?

道尔顿净水器HIP3-M12 TCP6/HIP2
KDF用于活性炭过滤设备中具有明显的抑菌效果,美国环境保护署(USEPA)将KDF处理介质定为“微生物抑制装置”。KDF适用于氯气处理过的市政自来水,KDF水处理介质符合环保要求,是目前较为理想的水处理方法。其原理是利用氧化还原反应,KDF与水中氧化性有害物质进行电子交换,把许多有害物质变为无害物质。KDF目前有两种主要产品:KDF55和KDF85。KDF55处理介质使用反冲洗装置且寿命长,受污染时可用盐酸清洗。用KDF55处理介质可以进行高纯水生产预处理,在厨房水龙头到工业冷却水处理中均可应用。

基础了解

19世纪60年代中期,DONHESKETT作为MORTON盐公司的顾问,推动了新的活性炭过滤技术的发展。1972年,DON与BILLSTEGER研究出了最初的非电子的水软化器雏型,应用于水处理工业。这两项发展均具有创新性、走在时代前沿。

1984年,DON又有新的发现。在一次用水泥做碳胶过滤器时,DON偶然发现铜锌合金可以对氯产生巨大作用。早上4点,他用黄铜圆珠笔搅拌一些化学品,其中有氯的成份。当他注意到代表氯存在的红色逐渐消失时,他产生了极大的好奇心。第二天,他用不同的化学品与各种铜锌合金进行实验,直到他偶然发现的实验现象不断重复出现。他发现的电化学氧化还原过程就是众所周知的“REDOX”,在氧化还原过程中氯被还原。

DON不仅发现了从水中去除氯的新反应,还开辟了水处理的新纪元。DON发明的新方法,即用金属去除水中的重金属与氯是和传统的通过离子交换去除水中金属的思路背道而驰的。他很快地将他的发明产业化,三年中他得到了许多该方面的专利。他还授权美国ZINC公司生产KDF处理介质。通过他的游说,面对面的交流,加上许多成功的水处理范例,使水处理工业逐渐认可了其“发明”的重要性与实用性。通过媒体广告与市场营销,开辟了许多新的应用领域,产品销量也稳定提高,生意逐渐扩大。

1992年,KDF85与KDF55处理介质通过了美国国家卫生基金会(NSF)认证,符合饮用水的61项标准。1997年,在KDF液体处理公司成为美国水质联盟成员10年后,美国水质协会(WQA)把KDF水处理介质列入其GLOSSARYOFTEAMSANDRESIDENTIALWATERPROCESSING,同一年,KDF55处理介质通过美国国家标准化组织(ANSI)和NSF的饮用水42项标准。

作用及机理

KDF处理水的原理是利用氧化还原反应,KDF与水中氧化性有害物质进行电子交换,把许多有害物质变为无害物质。

减少矿物结垢

KDF处理介质对碳酸钙垢的作用有二个方面。

一方面,根据pH、二氧化碳浓度和碳酸钙溶解度之间的关系,当二氧化碳从溶液中除去时,pH值升高,因而使碳酸钙的溶解度降低;KDF55通过电化学反应也使水的pH值升高,降低碳酸钙的溶解度,结果使碳酸钙垢容易析出。

另一方面,由于KDF处理介质中锌离子的溶出,水中的锌离子含量有所增加,水中锌离子的存在能改变垢的晶体生长机理,使水中的碳酸钙垢以文石的结晶形态产生沉淀,在容器的器壁上形成软垢,而不是结晶为方解石型的硬垢。曾有人研究过水中杂质存在对方解石结晶生长的影响,研究发现,即使锌离子的浓度很低时,也能阻止方解石结晶的形成。

通过试验可以进一步证明,KDF处理介质防止矿物硬垢的形成和积累,主要是阻止方解石形态碳酸钙的结晶。采用扫描电子显微镜和X射线衍射进行结晶学研究证明,未经KDF处理的水中产生的硬垢是一些相对大的、具有规则形态的针状钙盐和镁盐的结晶,这些盐类质地坚硬、溶解度低、具有网状结构,是玻璃石灰石垢。经过KDF处理介质的水中结成的垢,从根本上改变了碳酸钙(镁)结晶的形态,垢形相对变小,外观平坦呈圆形、颗粒形和棒形,都是由不坚硬的粉状成分组成的,这些成分不会粘附于金属、塑料或陶瓷的表面,很容易用物理过滤方法将它们除去。

减少悬浮固体

KDF55处理介质的颗粒平均尺寸大约为60目,最小的颗粒约115目,也能起到物理过滤去除悬浮物质的作用,通常KDF55过滤介质能够有效地去除直径小至50μm的颗粒。

由钢铁材料制成的输水管件腐蚀时,铁氧化形成FeO胶体,FeO与KDF接触,也可以发生氧化还原反应,FeO最终形成Fe2O3固体沉淀在KDF表面,可用反冲洗方法将它们去除,化学反应式如下:

2Cu+FeOCu2O+Fe

4Fe+3O22Fe2O3

去除氧化剂(余氯)

KDF55能去除水中的氧化剂,例如余氯。该作用是通过电化学氧化还原反应完成的。氧化还原反应的发生是因为KDF55是由二种不同的金属组成的,与水接触时,合金中电位正的铜成为阴极,而电位负的锌是阳极。在阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应。锌阳极在反应中失去了电子,锌离子成为牺牲者进入溶液,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,水和余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:

Zn+HOCl+H2O+2e-Zn2++Cl-+H++2OH-

水中其他的氧化剂,如臭氧、溴、碘等与KDF55接触后也能进行氧化还原反应。

抑制微生物的繁殖

美国环境保护署将KDF55处理介质作为一种微生物抑制剂,说明该处理介质能起到抑制微生物繁殖的作用,但不能完全杀灭微生物种群。KDF55处理介质不是通过一种机理、而是几种机理控制微生物的生长繁殖,通过每一种的单独作用或协同作用来达到抑制微生物的作用。主要机理包括:氧化还原电位的变化,氢氧根离子和过氧化氢的形成,介质中锌的溶出等。在一般情况下,KDF55处理介质作为反渗透膜的预处理手段时,能够抑制细菌、藻类等微生物的繁殖,从而防止了微生物对膜的破坏。

氧化还原电位的变化

水通过KDF55处理介质时,其氧化还原电位从+200mV变化到-500mV,在一般情况下,各种类型的微生物只能在特定的氧化还原电位下生长,电位的大幅度变化,能破坏细菌的细胞,从而控制了微生物的生长。但是,水的氧化还原电位变化很小,用KDF控制细菌,必须使细菌与KDF直接接触,KDF对细菌的抑制作用主要发生于KDF-水接触面上,所以仅靠氧化还原电位的变化并不能完全控制微生物。

氢氧根离子和过氧化氢

美国印第安纳州南本德圣母大学在研究KDF处理介质降低水中铁离子浓度时发现,在KDF将二价铁氧化到三价铁的过程中会产生氢氧根离子和过氧化氢,这就可以抑制那些在低氧化电位时尚能存活,但对氢氧根离子和过氧化氢敏感的微生物,但是氢氧根离子和过氧化氢的寿命短,只是在过滤过程中具有高的反应活性,对微生物的抑制效果比较明显,在流出水中的残余效应比较小。

锌离子对微生物的控制

KDF处理介质中释放出来的锌对微生物有明显的控制作用,锌能阻止酶的合成,从而影响有机体的正常生长,达到抑制微生物繁殖的目的。

另外,KDF55介质通过阻止叶绿素合成而控制藻类生长,锌离子的存在从本质上降低了有机体从光合作用生产食物的能力,细菌种群的食物和能量来源是依靠藻类群落,藻类的减少将显著影响细菌的生长。

重金属、去除硫化氢

重金属的去除

KDF处理介质可以去除水中的重金属离子,如铅、汞、铜、镍、镉、砷、锑和其他许多可溶性重金属离子,它们的去除是通过电化学氧化还原反应和催化作用完成的。

KDF55去除重金属离子的机理如下:金属离子镀覆于KDF处理介质的表面或进入KDF晶格中,从而使有毒重金属污染物结合在KDF上。例如,水中溶解的铅离子还原成不溶性的铅原子,并镀覆于KDF介质的表面;X射线衍射研究发现汞的去除是形成了铜—汞合金。

KDF处理重金属离子的化学反应式如下:

Zn/Cu/Zn+Pb(NO3)2Zn/Cu/Pb+Zn(NO3)2

Zn/Cu/Zn+HgCl2Zn/Cu/Hg+ZnCl2

金属离子在水的pH升高时水解形成金属氢氧化物沉淀,也能去除金属离子。

去除硫化氢

在应用膜法进行水处理时,如果选用地下水作水源,水中可能存在硫化氢,硫化氢如被氧化成硫磺就会污染膜表面,KDF55过滤介质有去除硫化氢的功能,生成的硫化铜不溶于水,可在KDF55介质反冲洗时去除,化学反应式如下:

Cu/Zn+H2SCu/Zn+CuS+H2

2H2+O22H2O

图示:

道尔顿净水器HIP3-M12 TCP6/HIP2中的KDF滤芯

道尔顿净水器HIP3-M12 TCP6/HIP2中的KDF滤芯3

道尔顿净水器HIP3-M12 TCP6/HIP2中的KDF滤芯

道尔顿净水器HIP3-M12 TCP6/HIP2中的KDF滤芯5

道尔顿净水器HIP3-M12 TCP6/HIP2中的KDF滤芯

纯水之家韩芹理博客

文章作者:纯水之家韩芹理
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One Response to “道尔顿净水器HIP3-M12 TCP6/HIP2中的KDF滤芯是什么”

  1. #1 不锈 | 引用 Post:2015-08-13 01:50

    好文章,内容气贯长虹

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