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今天，阿直老师给大家解析一下净水器滤芯之离子交换树脂、KDF、陶瓷和膜组件。请拿好您的小本本做好笔记哈~~~~

离子交换树脂

离子交换树脂是由空间网状结构骨架与附属在骨架上的活性基团所构成的不溶性高分子化合物。

离子交换树脂可利用所具有的可交换阳离子把水中的金属阳离子置换出来，从而降低水中金属离子浓度。比较常见的是软化水体的软化树脂，软化树脂是通过离子交换，可将水中的钙、镁离子(形成水垢的主要成分)置换出来的离子交换树脂，降低水的硬度，适合当地水质硬度较高的地方。随着树脂内金属离子的增加，树脂置换效能降低。当使用一段时间后，需要对树脂进行再生处理，恢复树脂效能，提高树脂使用寿命。

KDF

KDF，即铜锌合金，是由高纯度的铜、锌两种金属按一定的比例组合而成， 一般有KDF55（50%铜和50%锌），KDF85（85%铜和15%锌）之分，而净水器主要使用的是KDF55。

国内外研究均表明KDF具有以下功能：去除水中的余氯；去除可溶性的重金属；控制微生物生长；阻止硬垢的积累；除铁；降低氟化物、硝酸盐、碳酸盐和硫酸盐等。美国环境保护署（EPA）将KDF材料定为“微生物抑制装置”。

KDF净水原理主要是电化学中的氧化还原反应、锌离子、催化作用和过滤，其中电化学氧化还原是主要因素。锌的标准电位为- 0.76 V，铜为+0.34 V，两者间净电位差为1.1 V。原水作为电解质传导电流, 当流过KDF滤料时水的电势发生急剧变化，达到700 mV。所产生的这种还原环境加上大量感应电子，将带正电的阳离子还原为不溶性金属元素。KDF与污染物质进行电子交换时，把许多污染物质变为无害物质。此外，水中锌离子的存在，有助于水质的处理。KDF介质中锌离子的溶出, 使水中锌离子含量增加。锌离子的存在有两方面的作用：①防止矿物硬垢的形成，在容器壁上仅形成易去除的软垢；②阻止微生物酶的合成，从而影响有机体的正常生长，达到抑制微生物繁殖的目的。KDF滤芯一般用于净水器的预处理，主要功能是保护后续水处理组件（比如：膜组件、离子交换树脂、活性炭等）不受氯、微生物和结垢的影响，从而延长净水器的使用寿命。但由于KDF价格相对高昂，且KDF在与水体反应过程中会导致水中锌离子含量增加，所以KDF一般不会单独使用，主要作为净水器的预处理，与后端滤芯配合使用，也会作为添加物与活性炭填充在一个滤芯中同时使用。

陶瓷

家用净水器中使用的陶瓷滤芯为微孔陶瓷，微孔陶瓷一般以耐火原料为骨料，配以结合剂等经高温烧结而制成的陶瓷过滤材料，其结构内部具有大量贯通的可控孔径的微细气孔。

微孔陶瓷材质、规格种类繁多。其中国外生产的微孔陶瓷材料材质主要有硅酸铝质，粘土质、刚玉质、石英质、碳化硅质和硅藻土质等。国内生产的主要有刚玉质、石英质和硅藻土质。微孔陶瓷能有效去除泥砂、细菌、铁锈，且水质适应性强，不容易发生堵塞，具有分离效率高、节约能源、结构稳定、易于清洁和再生、更换周期长等优点。缺点是无法去除水中无机盐和重金属，需定期清洗。微孔陶瓷是集吸附，表面过滤和深层过滤相结合的一种过滤方式，其过滤机理主要为惯性冲撞、扩散和截留。据相关研究表明，平均孔径为0.15μm的梯度陶瓷膜，可100%去除水中的大肠杆菌、沙门氏菌、金葡萄球菌和霉菌等致病病菌以及铁锈、红虫和各种悬浮微粒。通过简单的机械清刷，通量可完全恢复，无膜的深层污染和孔隙堵塞，可有效地防止净水的再次污染。目前国际上过滤精度最高的陶瓷滤芯为双控制膜陶瓷滤芯，平均孔径为0.1μm，一般滤芯必须保证一定的壁厚来实现净化功能，双控膜滤芯则可以突破必须保证一定厚度的限制，而且更换周期更长。

膜组件

膜分离技术利用具有选择透过能力的薄膜做分离介质，在压力推动下，水溶液流经膜表面，溶剂及小分子溶质透过膜壁为透过液，而较大分子溶质被膜截留，从而达到物质分离或浓缩的目的。

家用净水器中膜组件就是通过该原理来实现对水中悬浮态和溶解态杂质的去除。与其他过滤材料相比，膜组件价格相对较高。目前家用净水器行业的膜组件按孔径大小可分为微滤，超滤，纳滤和反渗透，膜组件构型以中空纤维和卷式居多。

微滤和超滤

微滤（MF）和超滤（UF）的过滤机理均是膜表面机械筛分、膜孔阻滞和膜表面及膜孔吸附的综合效应，以筛分过滤为主，截留粒径大于膜孔径或与膜孔径相当的微粒，所以工作压力和膜的孔径结构、大小决定了水的净化处理效果。超滤膜孔径介于微滤与纳滤之间，且三者之间无明显的分界线。微滤属于精密过滤，过滤孔径一般在0.1-10 µm之间，操作压力一般为0.1-0.3 Mpa，主要用于截留大颗粒的铁锈、泥沙等悬浮物、胶体粒子以及部分细菌等，允许溶液中水分子，大部分小分子有机物、无机盐以及部分大分子有机物通过。超滤膜的过滤孔径在0.05 –1 µm之间，操作压力为0.1–0.5 Mpa。主要用于截留细菌以及比细菌体积大得多的胶体、悬浮物、泥沙、大分子有机物等，允许溶液中水分子、无机盐及小分子有机物通过。

反渗透

反渗透（RO）又称逆渗透，因其与自然渗透的方向相反，故称为反渗透。一般水的流动方式是由低浓度流向高浓度，水一旦加压之后，将由高浓度流向低浓度，亦即所谓逆渗透原理。在一定的压力下，水分子可以通过反渗透膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过反渗透膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。在所有过滤材料中，反渗透膜是水质净化度最高的产品，过滤精度在0.1nm, 可截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质。与其他膜材料相比，反渗透膜无法在自然水压下进行渗透工作，需要使用加压水泵或者加压桶（储水桶）对进水进行二次加压才能制水。反渗透在得到高度净化水的同时，会产生大量的浓缩废水，一般一份纯水会 产生1-3份的浓缩废水。

纳滤

纳滤（NF）是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜的孔径范围在几个纳米左右。纳滤又称为低压反渗透，其分离性能介于反渗透和超滤之间，允许一些无机盐和某些溶剂透过膜，从而达到分离的效果。此外，纳滤膜还是荷电膜，能进行电性吸附。在相同的水质及环境下制水，纳滤膜所需的压力小于反渗透膜所需的压力。所以从分离原理上讲，纳滤和反渗透有相似的一面，又有不同的一面。纳滤膜的孔径和表面特征决定了其独特的性能，纳滤膜的分离机理为筛分和溶解扩散并存，同时又具有电荷排斥效应，可以有效地去除二价和多价离子、去除分子量大于200的各类物质，可部分去除单价离子和分子量低于200的物质；纳滤膜的分离性能明显优于超滤和微滤，而与反渗透膜相比，纳滤膜又有较高的膜通量，可以截留有机及无机污染物，而对人体必需的一些离子又有较大的透过率，且有过程渗透压低、操作压力低、省能、省水等优点。

了解了这么多净水器滤芯的小知识，你清楚自己家里安装的净水器是什么滤芯了吗？

阿直老师的科普小课堂今天就先到这里，如果对净水产品有其他的疑问，可在留言区留言哦，阿直老师择优回复~~~

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阿直

致谢

【本科普内容受“上海市科协科普项目（项目编号：18dz2306700）”和上海市水务海洋局“水务科普年度活动”资助】

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