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KDF滤料知识

  KDF 是一种高纯度的铜合金,能够完美去除水中的重金属与酸根离子,提高水的活化程度, 更有利于人体对水的吸收,保护人体健康,促进人体新陈代谢。就是用这种材料制成了 KDF 滤芯。这种滤芯用在净水器中是一种最好的配置。

  19 世纪 60 年代中期,DON HESKETT 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 BILL STEGER 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。

  1991 年,美国环境保护署(USEPA)关闭了 KDF 液体处理公司——直到 DON HEDKETT 向 USEPA 证实了 KDF 用于活性炭过滤设备中具有明显的抑菌效果,USEPA 才将广受欢迎的 KDF 处理介质定为“微生物抑制装置”。

  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 GLOSSARY OF TEAMS AND

  KDF 滤料被广泛应用于净化水设备当中,用来去除水中的重金属离子。而一般 家用中央净水器也使用 KDF 滤料,除了去除重金属离子外还能有效去除水中余氯, 余 氯 在 经 过 高 温 加 热 后 会 产 生 一 种 致 癌 物 “ 三 氯 甲 烷 ” ,并 且 余 氯 对 人 体 皮 肤 会 造 成损害,容易使皮肤发黄、干燥。中央净水设备中的 KDF 滤料能去除水中余氯,保 证家庭用水健康。

  1.适用范围 本指南适用于氯气处理过的市政自来水。包括居民(家用)、商业、学校、公 用事业及轻工业、建筑工地和工厂等使用自来水的场所,其用水流量在 3~324 加仑 /分钟(11~1226 L/min)范围内。(其他的 KDF 处理介质和使用手册函索即寄) 2.什么是 KDF55 处理介质 KDF 水处理介质是一种独一无二的、新颖的,符合环保要求的水处理介质。是 目前较为理想的水处理方法。KDF55 处理介质为高纯铜/锌合金,通过电化学氧化— 还原(电子转移)反应有效地减少或除去水中的氯和重金属,并抑制水中微生物的 生长繁殖。 KDF55 处理介质满足美国环境保护署(EPA),联邦药物管理局(FDA)、水质 协 会( WQA )和 国 家 卫 生 基 金 会( NSF )关 于 饮 用 水 中 最 高 锌 和 铜 含 量 的 标 准 的 要 求 , 如 KDF 处理介质能去除水中浓度为 10ppm 的氯,但仍能满足 EPA 关于饮用水中最高 允许含锌量的规定。 3.KDF55 处理介质的作用及机理 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。 3.1 使用寿命长,可重复循环使用(详见 4、5 类介绍) 3.2 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。

  3.3 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: 2CuFeO Cu2OFe 4Fe3O2 2Fe2O3 3.4 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: ZnHOClH2O2e- Zn2 Cl-H2OH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。 3.5 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。 3.5.1 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-500 mV,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。 3.5.2 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。

  3.5.3 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。 3.6 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、极速体育app下载镍、镉、砷、锑、 铝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/ZnPb(NO3)2 Zn/Cu/Pb Zn(NO3)2 Zn/Cu/ZnHgCl2 Zn/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。 3.7 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/ZnH2S Cu/ZnCuSH2 2H2O2 2H2O 4.KDF55 处理介质的使用方法及寿命 4.1 使用反冲洗装置 在大多数以电化学氧化还原过程为基础的水中会形成少量的氧化物,随之而产 生的钙/镁沉淀物必须定时清除。选择知名厂家生产的 3 步循环反冲控制阀、采用 高流量反冲装置,可以除去任何滞留在 KDF 表面的污物,反冲流速应是正常使用流 速的 2 倍。