家庭水处理与涉水家电 篇五:净水中的KDF有什么用?有何利弊?

2020-11-08 16:52:24 3点赞 9收藏 4评论

【写作说明】:本文是为写中央净的

一、历史来源

1984年,一个叫做Don Heskett的美国人,偶然用一个黄铜的圆珠笔搅拌了含氯的液体后,发现氯指示剂导致的红色消失了,继续实验后,发现这种介质导致的“氧化还原”的电化学氧化过程,能将氯还原为氯化物。并以此进行创新,開發和進行研究,並最終創立了KDF FLUID TREATMENT公司和KDF®这个专利品牌,目前进口的KDF介质就是出自该公司。命名也源自于此——KDF(Kinetic Degradation Fluxion)。

二、产品的规格

KDF这个介质就是铜和锌的合金,目前按成分比例分两个规格,数字代表铜含量:

KDF55:55%的铜与45%的锌:主要用于除氯,去除可溶性重金属,抑菌。

净水中的KDF有什么用?有何利弊?

KDF85:85%的铜与15%的锌:主要用于除硫化氢和除亚铁,工业领域使用较多。本文就不做详细介绍。

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按颗粒大小又分为“-C”粗颗粒 “-M”中颗粒 和“-F”细颗粒。颗粒越细,反应效率越高,水压损失越大,越容易板结。

所以目前在国内民用净水主要应用的为KDF55-C。

三、工作原理

首先锌和铜原本都是不与水反应的材料,平常人都只听说镀锌防腐,全铜防锈。

但由于锌的电位为-0.76V为阳极,铜的电位是+0.35V为阴极,两者的电位差,混合在一起加上含有电解质的原水(自来水都是不纯净,各种可溶性的成分就是电解质),会形成原电池反应。

1)去除余氯:锌在反应中被氯氧化失去电子,生成二价锌进入溶液,溶液中的氢离子获得电子,氢与次氯酸被还原为氯离子和水。反应原理如下

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2)去除重金属如铅、汞。

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这里不太了解的原电池反应的就会问为什么铜不会被溶解到水里,因为锌作为阳极牺牲自己输出电子进入溶液,而作为阴极的铜则形成极化膜而钝化,从而不会发生腐蚀溶解,这与电热水器里的消耗镁棒用于保护内胆的原理一样。

3)抑菌

由于介质产生的原电池反应,会导致电位变化,从而破坏细菌的细胞,控制微生物,但这个过程必须要让KDF接触到细菌。以及反应过程中释放的锌能抑制细菌和藻类滋生。为什么很多卖卫浴龙头都说龙头可以抑菌,因为大部分卫浴龙头都是黄铜材质做的,比如主流的比较好用料Hpb59-1低铅铜,就是58~59%的铜含量,和39~40%锌含量,1~2%的铅含量。与KDF成分类似。

四、局限性

上面简单介绍了的工作原理,又能除氯又能除重金属,咋看之下这个岂不是非常完美的过滤材料么?这事情就和“抛开剂量谈毒性就是耍流氓“一样,不谈实际应用场景和实际使用效果也是耍流氓。

以下列举他的局限性

1、反应效率低但成本却高昂

江苏工业学院曾做过测试:使用直径100mm,高度200mm圆柱容器,滤料装填高度为100mm,KDF55C的密度的密度约为 2.65克/立方厘米,换算装填重量约为2kg。然后在45米/小时流速下测试其对余氯、铅、镉去除效果,换算成流量相当于5.83升/分钟,原水加标含量为(余氯0.3ppm,铅0.0148ppm,镉0.0076ppm),

介质含量测试流量余氯去除率铅去除率镉去除率2kg5.83升/分钟89%77.9%70.1%

美国KDFFT公司的也有相关测试:使用高度248mm,直径70mm的滤芯空壳(壁厚2mm),内填高度95mm的KDF55介质,换算介质重量为1kg,实验流量为3.785L/min,换算流速为66.5m/h(0.0183m/秒),对原水余氯含量2ppm的去除率为91~96%。

介质含量测试流量余氯去除氯1kg3.785升/分钟91~96%

以上是公开可查的测试数据。

那么正常家庭用水流量是多少呢?

按《建筑给水排水设计手册》的规范,水龙头和和淋浴器的额定流量是了9升/分钟,现在很多高端的手持花洒的建议是15升/分钟左右,如汉斯格雅飞雨系列。

所以如果纯粹使用KDF除氯,填装量得达到5kg~15kg,才可以满足1~2个点同时用水的流量。

饮水方面,大部分都是一般2分鹅颈龙头的出水流量在1~2升/分钟,水槽大龙头则在9升/分钟以上,按国内的研究报告要达到90%以上的去除率,则分别需要达到700克和5kg的装填量。

而市面上主流品牌的所谓“中央净水器”,最多填量的是滨特尔600克,开能和3M为454克,怡口系列不含。本文会在稍后给出这些产品的具体配料参数表。

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而按KDFFT的官方建议是,最小的6x35玻璃钢罐,需要至少28.5磅(12.9公斤)来装填。

按国内厂商(凯德菲)建议是,6x35玻璃钢罐,是13kg,最大流量是0.7吨/小时。要满足家用1.8吨左右流量需要52kg。

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按目前国内工厂的供应价格(国外更贵),每公斤70元左右,52kg就需要3600元以上,注意这个是纯原材料成本,不含阀头,树脂罐,组装人工等成本,如果销售的话,加上40~50%毛利也要7000元以上!所以几乎不可能是使用纯KDF,基本上都是与活性炭搭配使用。

2、板结

氧化物会在KDF介质表面慢慢堆积,简单来说就和金属生锈一样,时间久了需要反冲洗,否者会板结在一块,板结后介质之间的空隙就下降,极大的影响了过滤效果,需要大量的水来反冲洗。

下面这个视频是国外净水服务商的在油管的视频,其经验就是不推荐使用,需要大量的水来反冲洗。

油管转载视频:KDF-55

3、抑菌效果

首先根据原理,它需要与水接触,以及反应释放锌离子才可以起到控制细菌的作用。

那么如果添加量少,以及原水可反应成分少,比如一个低含氯但是细菌多,KDF介质少的情况,就没有什么效果。

我也查阅了环境与健康杂质2009年第5期的研究报告,该报关测试了很多国产和进口的直饮水机设备,其中也包括含KDF和颗粒炭的设备,结果微生物浸泡测试却存在超标,反而某些即不含KDF也不含超滤的设备却没有超标。该研究结论是不论是不是超滤膜净水还是含KDF介质,菌落超标与否,主要取决活性炭的质量,颗粒炭的超标概率比碳棒高。这也说明了KDF抑菌的效果有限。

净水中的KDF有什么用?有何利弊?

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4、锌离子超标风险

虽然KDFFT公司声明不会有任何风险,这个介质也确实过了NSF认证和国内的水批相关测试,但是一般做浸泡测试,都是纯水浸泡是否有有害物析出,但我们都知道纯水是难导电的,不导电=不反应不析出,这种测试都是不会有任何超标析出。

但是实际使用情况,接入的自来水的水质是非常复杂的,各地差异也极大。国内厂商开能就曾不幸因此上过新闻。

五、国内市面上主流品牌的“中央净”介质成分表以及水批参数

美国怡口

美国怡口美国怡口

怡口全系列不使用KDF介质,活性炭也非抑菌材质,部分国产型号使用专利的表面活性氧化钛除铅。

上海开能

上海开能上海开能

美国滨特尔

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美国3M

美国3M美国3M

KDF填量最多的是滨特尔以及未列出的爱惠浦(填量和滨特尔完全一样),活性炭填量最多的是3MWTS1-CTS150老款和CWP160-GZ新款。

这里说一个很有意思的事情,水批流量到底是依据什么来标注的?比如滨特尔、爱惠浦、以及3M老旧款,介质完全相同水批流量竟然不一致。特别是3M,新款旧款的阀头也是完全一样的,那么这个新款的流量到底是什么原因会多0.1t/h且不同型号的新老款都刚刚好是多0.1t/h。
我本人除了做品牌产品,今年也做了很多很多产品的贴牌代工,做过水批了解了部分流程,申请水批的时候,实际上申请方只要做材质浸泡的安全性测试,然后按产品功能测试流量即可,这个功能即使申请方主张的功能,比如除氯,比如降低多少COD,或者除铅。然后流量也是由申请方指定,只要实测流量可以通过申请方的功能描述,即算通过该流量。比如3吨流量的阀头,填装30kg或者20kg活性炭都可以按1或者2除氯吨流量来申请,如果按降低COD来申请可能就只有1吨,类似如此。

与超滤不同,这种阀罐填装石英砂和活性炭颗粒为主的净水器,它的流量瓶颈主要取决阀头的流道内径大小以及滤料粗细带来的不同压力流量损失。
所以,实际上这里怡口和3M都由一款活性炭填装量在25kg左右的设备,但水批流量差异极大,这个其实完全不用在意,更多的是品牌方新旧型号的设备申请不同的水批即可实现差异化销售,只是一个商业手段。


直饮水机方面大厂使用kdf介质的非常少,我仅了解大厂的,就爱惠浦部分商用滤芯使用(爱惠浦OW4-plus和4K-plus),以及厦门某品牌的商用滤芯,家用设备目前没有看到大品牌销售。目前最多的添加量的为中山某工厂生产的商用设备。

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以上:我个人推测国内民用直饮水产品很少添加KDF,全屋的KDF含量也很少的原因可能是顾虑锌超标的风险。毕竟上个新闻会极大影响品牌声誉。

写了这么多,来一个总结:

品牌方面:

如果你打算上含KDF中央净设备来去除部分重金属,目前国内主流设备的100~600克含量远远不够,你需要自己填装到5kg以上。所以忽略掉这方面的宣传吧。按KDF材料加工,100克大概12元左右,600克也不会超过100元。其也不能作为巨大差价的噱头。

如果你希望作为直饮水机来去除部分重金属,目前国内主流品牌顾虑该风险,甚少销售该类设备,有可能是考虑到锌析出超标的风险,即便有添加量也不高不用太过于担心,如果担心不如直接考虑上反渗透更保险。

DIY方面:

1、全屋方面:大蓝瓶或者树脂罐内置KDF,搭配活性炭抑菌延长其寿命,使用类似下图这种滤芯空壳来填装KDF,建议含量600~2000克。与活性炭均匀混合,起到一定的抑菌效果,置于活性炭前则可以增加活性炭吸附总量延长寿命。需要自行判断入户自来水水质,或配置一台用于饮用的反渗透设备,来防止未知的锌超标风险。

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2、饮水方面,由于开能出过锌超标新闻,虽然厂家都说没问题,但这事情就是可能,值友自己判断下当地水质来,我个人建议是余氯含量不高于0.3ppm可以考虑。当然作为RO的预处理来抑菌那当然很好,也没问题。


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