净水器长相相似原理或许大不同，从水净化技术角度818净水器

勺子 · 发表于 2014-01-26 16:19:31

本帖最后由 xiaowuxiaocun 于 2014-1-27 11:20 编辑

这段时间很多人在群里询问净水器事宜。LZ和LZ男人都是环境工程科班出身，毕业后一直从事的也是环境治理方面的工作，可以算是净水方面的半专业人士了。说半专业，主要是对市面上净水器产品和价格行情不熟悉。LZ的工作主要针对的是废物治理和大环境方面的，没有针对家用小型设备，而且LZ之前家里没打算装，也就没去了解。

但是万变不离其宗，家庭用的和工业用的原理都是一样的。既然这么多人问，LZ也决定开个贴818净水器。前面说了，本人不了解净水器产品和价格行情，所以只能从原理818，给在犹豫要不要装净水器的TX一个参考，也给选购净水器的TX一个技术上的支持。

以下内容全部来自理论推断，LZ本人无实际使用经验，望各位轻拍！

首先说下自来水吧。

我国自来水是从江河湖泊或地下水中抽取水到水厂，然后经过混凝、沉淀、过滤、送入清水池并进行消毒后，由送水泵高压输入自来水管道；最终分流到用户水龙头。有的地方还要经过二次加压、二次消毒（大都采用氯化法）才能进入用户家庭。

自来水污染在上述几个环节中都有可能出现，如水源地污染、自来水厂工艺落后、不合格的输送管道（详见前几天焦点访谈报道的用化学原料废桶等回收废塑料制成的自来水管道）等等。而受污染的自来水成分复杂，被大多数人知道的有色度、浊度、泥沙、铁锈、有机物、重金属、异味等等，从专业上来说，除上述列举的之外，常见的主要有化学需氧量、生化需氧量、氨氮、石油类、氯气及游离氯、粪大肠菌群、总菌落数等等。

知道了自来水中的污染物类别，那么我们再来看看净水器。

市面上的净水器，品牌、价格各异，但是原理都是一样的，就是“过滤”+“吸附”物理净化，有些再加一个化学净化的环境，据说是可以去除重金属。

有兴趣的TX可以找我要一点过滤和吸附的资料深入研究一下。不过专业书都是很枯燥的，下载前最好最好心里准备。

简单的说，对于自来水而言，过滤是水通过多孔性过滤介质（如净水器中常用的PP棉、活性炭、椰壳等等，以及滤膜），水中的悬浮固体颗粒被截留在过滤介质中，从而实现水中杂质与水的分离。就和用筛子筛东西是一个道理。而吸附是自来水中的产生异味的物质或者其它杂质离子或者分子附着在吸附介质表面上。这一过程使得表面上产生由吸附物构成的膜。

化学净化其实也很简单，初中化学的置换反应大家还记得吗？把铁丝伸入硝酸银溶液中，伸入硝酸银溶液一段的铁丝变黑了。活泼金属单质可将不活泼金属离子置换成不活泼金属单质。水中的重金属离子被净水器滤芯中的铜、锌等通过置换反应去除。

从上面的原理中，至少可看出以下几点：

1、只有粒径不小于过滤介质的孔隙直径的杂质才可以被截留，反正粒径小于过滤介质的孔隙直径的杂质就被水带走了。

2、过滤过程中，被截留的杂志还存在于滤芯中，需要通过定期清洗或者更换滤芯来保证过滤的有效进行。因为在滤芯被使用一段时间后，充当过滤介质的，除了原有的过滤介质，还有被使用过程中被截留的杂质。这部分杂质组成的过滤层过滤孔径比滤芯的过滤孔径更小，也就是说，能够将更小粒径的杂质截留下来。这不是好事吗？但是，如果滤芯长期不清洗或者更换，截留的杂质越多，水流经过过滤层的阻力（专业术语叫“水头损失”）越大。这会导致两个可能的结果，好一点的结果是出水会越来越小，最糟糕的结果是由截留杂质堆积形成的过滤层垮塌了。如果没有后续截留工艺（比如超滤膜等），脏东西一下子就冲出水龙头了。有后续截留工艺的会稍微好一点，顶多久是影响使用而已。

3、吸附和化学净化的问题的相似的。介质上吸附的杂质会包裹介质，化学净化也是这样，置换出来的金属会附着在活泼金属介质表面。随着介质表面被包裹或附着，净化能力或逐渐下降甚至消失。

很多净水器中有膜过滤的使用，超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等等。其中的原理是一样的，都是筛分原理，只是筛孔大小不一样。孔径是超滤膜>纳滤膜>反渗透膜。

另外还有离子交换树脂的使用。其原理相对复杂一些，只容许某种特定的离子通过（一般净水器使用的是钠型，就是只允许钠离子通过），其余离子都被树脂吸收了。树脂吸收的容量是有限的，饱和后需要更换进行树脂再生。

LZ今天在某宝上搜了一下净水器，发现市面上的净水器净化工艺主要分为以下几个类型：

1、过滤+离子交换树脂型

原理如下图：

这是某国外知名品牌的滤芯结构图。从净化工艺上来讲，这产品的效果是比较好的。矽藻就是硅藻，矽藻瓷就是用硅藻土烧制出来的陶瓷。如果矽藻瓷表面孔径真能够达到产品介绍的1/25000（细心的TX可能看出来了，图片中的数字有问题，LZ觉得可能是笔误吧，否则那个孔径就真成筛子了。选购的时候一定记得问一下导购员），那么就是0.08~0.48纳米（百度头发丝的直径是0.02~0.12毫米）。细菌分为球菌、杆菌、螺旋菌和丝状菌，一般球菌大小0.5~2.0微米，杆菌（0.5~1）*（1~5）微米，螺旋菌为（0.25~1.7）*（2~60）微米，丝状菌可长达数百微米。这样看来，第一层矽藻磁就基本可以将所有细菌隔离在滤芯外了，这样可以降低滤芯更换的频率。当然了，只是减小更换频率。因为活性炭和离子交换树脂的容量都是一定的，饱和之后就不能再发挥作用了。

优点：

1、滤芯更换的频率较低

2、不需要排废水

3、在保证滤芯清洗频率和更换频率的前提下，净化效果较下面几种工艺效果更好，可去除部分重金属离子。

缺点：

1、根据过滤原理，应先以稍大孔过滤大粒径杂质，再以小孔介质过滤小粒径杂质。若一步到位，则会加重过滤介质

负荷。若前序能够配套活性炭或者PP棉等大孔介质可能会更好。（当然，若硅藻瓷够坚挺，就不需要前序配套

了。LZ对这个材料不了解）

2、清洗较麻烦。

3、多次清洗拧上拧下，可能会造成接头衔接不严而导致漏水。

2、超滤/纳滤/RO反渗透型

原理如下图：

图为某宝上搜到的超滤净水器。就是超滤膜滤芯+储水器。貌似还有用纳滤、RO反渗透膜的。滤膜的孔径根据滤膜品牌的不同而有差异，一般在超滤20－1000A°之间，也就是2~100纳米之间，在滤芯定期更换的情况下，去除一般的杂质甚至是几乎所有的细菌都是没有问题的。

优点：工艺简单。

缺点：

1、所有净化工序全部依滤膜，膜负荷较大，滤芯更换频率也较大

2、需排污水。需要另接排污管道。使用说明上明确一两天拍一次污水即可。工业上一般是设计压力控制自动排污。个人觉得手动排污太麻烦，每两天都要去开排污阀，久了人都有强迫症了。而且根据家庭选择净水区域不同，排污的时间也不一样，有的可能需要半天或者一天一次。不排污有什么危害呢？它会导致净化器内压力增大，会增大滤膜上的孔隙，从而影响净水效果。

3、排污水的去向问题。这个污水其实不算污水，因为肉眼看是基本上看不到什么的。在环保治理上，这个污水称为“清净下水”，但是水质已经很难到饮用水的标准了。最好的去向是用来冲厕所或者家里洗拖把、浇花什么的。某宝上说可以洗菜洗碗什么的，可是如果你用来洗菜洗碗了，那不还是入口了吗，净化的意义就丧失了。

3、过滤+超滤/纳滤/RO反渗透型

原理如下图：