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  • 超滤机中的KDF KDF作用简介
  • 时间:2013-05-16 19:01 来源:净水器资讯网 作者:admin 点击: 次【
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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。
  •         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。
            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。
    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+FeO Cu2O+Fe
    4Fe+3O2 2Fe2O3
    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。
    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。
    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 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、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/Zn+Pb(NO3)2 Zn/Cu/Pb + Zn(NO3)2
    Zn/Cu/Zn+HgCl2 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。
    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+H2S Cu/Zn+CuS+H2
    2H2+O2 2H2O

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