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一、 凱得菲（KDF）的作用及作用機(jī)理 凱得菲（KDF）是高純度的銅/鋅合金顆粒，它通過微電化學(xué)氧化-還原反應(yīng)（Redox）進(jìn)行水處理工作，在與水接觸時(shí)，合金中的兩種金屬在亞微觀尺度上構(gòu)成無數(shù)小的原電池系統(tǒng)，這種材料在水中具有強(qiáng)大的反應(yīng)能力和極快的反應(yīng)速度，可以清除水中高達(dá)99%的氯和水中溶解的鉛、汞、鎳、鉻等金屬離子和化合物。對(duì)抑制細(xì)菌、真菌、污垢、水藻的滋生效果卓著。被用于預(yù)處理、主處理與廢水處理設(shè)備。凱得菲(KDF)完善或取代現(xiàn)有技術(shù)，可大輻度延長(zhǎng)了系統(tǒng)壽命，減少了重金屬、微生物、污垢，降低了總費(fèi)用，減化系統(tǒng)維護(hù)。 (1) 去除強(qiáng)氧化劑(余氯) 凱得菲(KDF)具有強(qiáng)大的還原能力，能去除水中的各種強(qiáng)氧化劑，對(duì)余氯特別有效。凱得菲(KDF)是由銅、鋅二種不同的金屬組成的，與水接觸時(shí)，合金中電位正的銅成為陰極，而電位負(fù)的鋅是陽極，構(gòu)成原電池。鋅陽極在反應(yīng)中失去了電子，生成鋅離子進(jìn)入溶液，銅陰極上發(fā)生游離氯的還原反應(yīng)，而不會(huì)發(fā)生金屬銅的溶解，水和余氯成為最后的電子接受者，同時(shí)生成氫離子、氫氧根離子和氯離子總反應(yīng)式如下： Zn+HOCl+H2O+2e—Zn2++Cl-+H++2OH- 水中其他的氧化劑，如臭氧、溴、碘等與凱得菲(KDF)接觸后也能發(fā)生類似的氧化還原反應(yīng)。 (2)去除重金屬 凱得菲(KDF)處理介質(zhì)可以去除水中的多種重金屬離子，如鉛、汞、銅、鎳、鎘、砷、銻、鋁和其他許多可溶性重金屬離子，它們的去除是通過置換反應(yīng)和物理和化學(xué)吸附反應(yīng)來完成的。凱得菲(KDF)去除重金屬離子的機(jī)理如下：金屬離子吸附于凱得菲(KDF)處理介質(zhì)的表面并與凱得菲(KDF)中的鋅發(fā)生置換反應(yīng)，生成的金屬或吸附在凱得菲(KDF)表面，或進(jìn)入凱得菲(KDF)晶格中，從而使有毒重金屬污染物結(jié)合在凱得菲(KDF)上。例如，水中溶解的鉛離子還原成不溶性的鉛原子，并吸附于凱得菲(KDF)介質(zhì)的表面,汞離子與凱得菲(KDF)也發(fā)生類似的反應(yīng)，X射線衍射研究發(fā)現(xiàn)汞的去除是形成了銅－汞合金。凱得菲(KDF)處理重金屬離子的化學(xué)反應(yīng)式如下： Zn/Cu/Zn+Pb2+ →Zn/Cu/Pb+Zn2+ Zn/Cu/Zn+Hg2+→Zn/Cu/Hg+Zn2+ 金屬離子在水的PH升高時(shí)水解形成金屬氫氧化物沉淀，也能去除金屬離子。 (3)去除硫化氫 在應(yīng)用膜法進(jìn)行水處理時(shí)，如果選用地下水作水源，水中可能存在硫化氫，硫化氫如被氧化成硫磺就會(huì)污染濾膜表面，凱得菲(KDF)過濾介質(zhì)有去除硫化氫的功能，生成的硫化銅不溶于水，可在凱得菲(KDF)介質(zhì)反沖洗時(shí)去除，化學(xué)反應(yīng)式如下： Cu/Zn + H2S → Cu/Zn + CuS + H2 2H2 +02 →2H20 (4)減少懸浮固體 凱得菲（KDF）處理介質(zhì)的顆粒平均尺寸大約為60目，最小的顆粒約110目，也能起到物理過濾去除懸浮物質(zhì)的作用，通常凱得菲（KDF）過濾介質(zhì)能夠有效地去除直徑小于至50μm的顆粒。 由鋼鐵材料制成的輸水管件腐蝕時(shí)，鐵氧化形成FeO膠體，F(xiàn)eO與凱得菲（KDF）接觸，也可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)，F(xiàn)eO最終形成Fe2O3固體沉淀在凱得菲(KDF)表面，可用反沖洗方法將它們?nèi)コ?，化學(xué)反應(yīng)式如下： Zn + FeO ＝ ZnO + Fe 2Fe + 3O2＝2Fe2O3 (5)減少礦物質(zhì)結(jié)垢 凱得菲(KDF)處理介質(zhì)對(duì)碳酸鈣垢的作用有兩上方面。 ①一方面，根據(jù)PH、二氧化碳濃度和碳酸鈣溶解度之間的關(guān)系，當(dāng)二氧化碳從溶液中除去時(shí)，PH值升高，因而使碳酸鈣的溶解度降低。凱得菲(KDF)通過電化學(xué)反應(yīng)也使水的PH值升高，降低碳酸鈣的溶解度，結(jié)果使碳酸鈣垢容易析出。 ②另一方面，由于凱得菲(KDF)處理介質(zhì)中鋅離子的溶出，水中的鋅離子含量有所增加，水中鋅離子的存在能改變垢的晶體生長(zhǎng)機(jī)理，使水中的碳酸鈣垢以文石的結(jié)晶形態(tài)產(chǎn)生沉淀，在容器的器壁上形成軟垢，而不是結(jié)晶為方解石型的硬垢。曾有人研究過水中雜質(zhì)存在對(duì)方解石結(jié)晶生長(zhǎng)的影響，研究發(fā)現(xiàn)，即使鋅離子的濃度很低時(shí)，也能阻止方解石結(jié)晶的形成。 通過試驗(yàn)可以進(jìn)一步證明，凱得菲(KDF)處理介質(zhì)防止礦物硬垢的形成和積累，主要是阻止方解石形態(tài)碳酸鈣的結(jié)晶。采用掃描電子顯微鏡和X射線衍射進(jìn)行結(jié)晶學(xué)研究證明，未經(jīng)凱得菲(KDF)處理的水中產(chǎn)生的硬垢是一些相對(duì)大的、具有規(guī)則形態(tài)的針狀鈣鹽和鎂鹽的結(jié)晶，這些鹽類質(zhì)地堅(jiān)硬、溶解度低、具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是玻璃石灰石垢，經(jīng)過凱得菲(KDF)處理介質(zhì)的水中結(jié)成的垢，從根本上改變了碳酸鈣（鎂）結(jié)晶的形態(tài)，垢形相對(duì)變小，外觀平坦呈圓形、顆粒形和棒形，都是由不堅(jiān)硬的粉狀成分組成的，這些成分不會(huì)粘附于金屬、塑料或陶瓷的表面，很容易用物理過濾方法將它們除去。 (6)抑制微生物繁殖 凱得菲(KDF)處理介質(zhì)不是通過一種機(jī)理、而是幾種機(jī)理控制微生物的生長(zhǎng)繁殖，通過每一種的單獨(dú)作用或協(xié)同作用來達(dá)到抑制微生物的作用。主要機(jī)理包括：氧化還原電位的變化，氫氧根離子和過氧化氫的形成，介質(zhì)中鋅的溶出等。在一般情況下，凱得菲(KDF)處理介質(zhì)作為反滲透膜的預(yù)處理手段時(shí)，能夠抑制細(xì)菌、藻類等微生物的繁殖，從而防止了微生物對(duì)膜的破壞。 ①氧化還原電位的變化 水通過凱得菲(KDF)處理介質(zhì)時(shí)，其氧化還原電位從＋200mV變化到－500mV，在一般情況下，各種類型的微生物只能在特定的氧化還原電位下生長(zhǎng)，電位的大幅度變化，能破壞細(xì)菌的細(xì)胞，從而控制了微生物的生長(zhǎng)。但是，水的氧化還原電位變化很小，用凱得菲(KDF)控制細(xì)菌，必須使細(xì)菌與凱得菲(KDF)直接接觸，凱得菲(KDF)對(duì)細(xì)菌的抑制作用主要發(fā)生于凱得菲(KDF)與水接觸面上，所以僅靠氧化還原電位的變化并不能完全控制微生物。 ②氫氧根離子和過氧化氫 在凱得菲(KDF)將二價(jià)鐵氧化到三價(jià)鐵的過程中會(huì)產(chǎn)生氫氧根離子和過氧化氫，這就可以抑制那些在低氧化電位時(shí)尚能存活，但對(duì)氫離子和過氧化氫敏感的微生物，但是氫氧根離子和過氧化氫的壽命短，只是在過濾過程中具有高的反應(yīng)活性，對(duì)微生物的抑制效果比較明顯，在流出水中的殘余效應(yīng)比較小。 ③鋅離子對(duì)微生物的控制 凱得菲(KDF)處理介質(zhì)中釋放出來的鋅對(duì)微生物有明顯的控制作用，鋅能阻止酶的合成，從而影響有機(jī)體的正常生長(zhǎng)，達(dá)到抑制微生物繁殖的目的.另外，凱得菲(KDF)介質(zhì)通過阻止葉綠素合成而控制藻類生長(zhǎng)，鋅離子的存在從本質(zhì)上降低了有機(jī)體從光合作用生產(chǎn)食物的能力，這將顯著影響細(xì)菌的生長(zhǎng)。 二、凱得菲（KDF）的可應(yīng)用范圍 凱得菲(KDF)可廣泛應(yīng)用于預(yù)處理、主處理與廢水處理設(shè)備中。它們多與活性碳顆粒過濾器，碳?jí)K或管內(nèi)過濾器共同使用，也可單獨(dú)使用。 用凱得菲（KDF）介質(zhì)進(jìn)行水的預(yù)處理是一種簡(jiǎn)單、低耗的方法。對(duì)于微濾、超濾、反滲透膜、離子交換樹脂、顆粒狀活性碳，凱得菲（KDF）介質(zhì)能夠保護(hù)這些昂貴易損的水處理組件不受氯、微生物、結(jié)垢影響。此外，凱得菲（KDF）介質(zhì)能去除高達(dá)98%的重金屬，如Pb、Cd、Ce、Ag、Ar、Al、Se、Cu、Hg，另外，借助沉淀在凱得菲（KDF）介質(zhì)上發(fā)生的氧化還原反應(yīng)還可以降低水中碳酸鹽、硝酸鹽和硫酸鹽。 影響膜分離工藝效率的主要問題是各種污染物在膜表面的沉積，造成膜表面孔的堵塞，這已是無可爭(zhēng)議的事實(shí)。凱得菲（KDF）介質(zhì)與微濾、超濾、反滲透膜、離子交換樹脂、顆粒狀活性碳相比，在提高水處理效率和持續(xù)保持高效方面具有更多的優(yōu)勢(shì)，消耗更低。 (1)去除市政飲用水中的余氯 凱得菲(KDF)處理介質(zhì)正日益被用來替代或與活性碳過濾器聯(lián)合使用，去除市政自來水中的余氯（可高達(dá)99%），其主要特點(diǎn)是使用壽命長(zhǎng)。進(jìn)行凱得菲(KDF)介質(zhì)預(yù)處理可延長(zhǎng)顆?；钚蕴康氖褂脡勖?，并保護(hù)活性炭層（床）免受細(xì)菌污染。使碳的去污能力提升到原來的15倍，并且凱得菲（KDF）使更小型的碳過濾器的使用成為可能，從而降低了使用成本。 (2)保護(hù)反滲透裝置 反滲透膜很容易受氯腐蝕。凱得菲(KDF)介質(zhì)可代替活性炭處理以保護(hù)反滲透（RO）免受氯氣、細(xì)菌污染?；钚蕴窟^濾器也可有效地去除余氯，但是由于活性炭在高氯水中會(huì)很快吸附飽和，所以在操作時(shí)必須嚴(yán)格控制水中氯氣的濃度，而且活性炭過濾床容易孳生細(xì)菌。凱得菲(KDF)處理介質(zhì)除氯率高。有抑制微生物繁殖的作用，因而可為反滲透膜提供了穩(wěn)定、長(zhǎng)期的保護(hù)。 (3)抑制冷卻水中細(xì)菌及藻類的繁殖、減少結(jié)垢 冷卻塔及水冷式熱交換器中的水常被加溫并曝于空氣——因而成為細(xì)菌、藻類繁殖的絕好溫床（例如LEGIONELLA（軍團(tuán)菌）可得自冷卻塔）。傳統(tǒng)化學(xué)方法通過投加藥劑控制冷卻塔中藻類及細(xì)菌生長(zhǎng)、其費(fèi)用昂貴，后續(xù)污水處理成本也高。凱得菲(KDF)處理介質(zhì)處理冷卻水成本低，可有效控制藻類及細(xì)菌生長(zhǎng)，不使用對(duì)環(huán)境有害的化學(xué)物質(zhì)。另外，經(jīng)凱得菲(KDF)介質(zhì)處理后的水可減少硬水垢的生成。 (4)凱得菲（KDF）處理介質(zhì)與其它凈水系統(tǒng) 凱得菲（KDF）介質(zhì)可以控制顆粒活性碳層或活性碳濾芯內(nèi)細(xì)菌、藻類和繁殖。當(dāng)活性碳與凱得菲（KDF）處理介質(zhì)一起使用時(shí)，活性碳去除有機(jī)雜質(zhì)及余氯的能力增強(qiáng)。 凱得菲（KDF）處理介質(zhì)也可以代替滲銀活性炭。從而降低成本。也避免了滲銀活性炭銀的毒性造成的潛在危險(xiǎn)。 (5)去除有害重金屬及其他可溶性重金屬離子 凱得菲（KDF）介質(zhì)，可單獨(dú)用來從水中除去鉛、汞、砷等有害重金屬以達(dá)到滿足飲用水的要求。以除砷為例，美國(guó)《水工業(yè)》雜志1994年第4期報(bào)導(dǎo)，當(dāng)進(jìn)水含砷量為5mg/l，凱得菲（KDF）過濾處理后水中含砷量為0.01mg/l，去除率達(dá)99.7%。在應(yīng)用凱得菲（KDF）除砷時(shí)，毋須投加藥劑，所需設(shè)備也較簡(jiǎn)單，僅需配備一臺(tái)凱得菲（KDF）過濾器，處理過程也十分迅速，其過濾速度是一般采用石英砂的機(jī)械過濾器的三倍，因而設(shè)備占地面積也較小。 三、凱得菲（KDF）的其他優(yōu)點(diǎn) 凱得菲（KDF）處理介質(zhì)的高壽命 所有的水處理介質(zhì)都具有一個(gè)有效期。硅砂（SiO2）無疑是壽命最長(zhǎng)的過濾介質(zhì)，其次就是使用凱得菲(KDF)處理介質(zhì)。有兩種情況會(huì)降低凱得菲(KDF)的使用壽命，每一種都有很長(zhǎng)的時(shí)間。第一種是水中余氯的含量比鋅的溶解量要大得多時(shí)，余氯濃度為0.55ppm的市政自來水通過凱得菲(KDF)僅產(chǎn)生0.25ppm的鋅，除去10ppm的氯，其鋅的含量也不會(huì)超標(biāo)。第二種是凱得菲(KDF)的物理降解，如腐蝕、磨擦或消耗，但是物理作用對(duì)凱得菲(KDF)使用壽命影響很小，據(jù)保守估計(jì)使用壽命在10年以上。 提供高質(zhì)量家庭用水 天然無毒的高純銅鋅合金凱得菲（KDF）減少了飲用水與其它家庭用水中的細(xì)菌、重金屬、氯及其它有害成份，使用戶看不到氯的影響，如片狀皮膚干燥、頭發(fā)粗糙、浴缸蓬頭中的青苔、綠藻的減少，從而得到口感更好，雜味更少的水質(zhì)