KDF电化学金属滤料.docx
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KDF电化学金属滤料.docx
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KDF电化学金属滤料
KDF电化学金属滤料
什么是KDF电化学金属滤料
更新时间:
08-1-1615:
46
KDF(KineticDegradationFluxion)电化学金属滤料是一种用于水处理技术的高纯度铜锌合金,表面有着极强的抗氧化能力,是近几年来流行的新型水处理过滤材料。
1984年,DONHESKET偶然发现了铜锌合成物对氯的去除效果,经过反复的不断试验,DON发现了从水中去除氯的新方法,开辟了水处理的新纪元。
自此KDF电化学金属滤料开始被广泛的应用于水处理中。
KDF电化学金属滤料滤料采用14项专利技术,以非常简单的过滤工艺,可同时去除水中绝大部分常见污染物,无须添加化学药剂降低处理成本。
特别对一些要求同时去除多种污染物的要求,更有其它现有技术所难以妣美,KDF滤料独特的功能和神奇的效果为水处理技术提供了一种先进有效的手段,在水处理领域有着广泛应用前景。
KDF电化学金属滤料的作用机理
更新时间:
08-1-1615:
51
KDF电化学金属滤料是高纯度的铜/锌合金颗粒,它通过微电化学氧化-还原反应(电子转移-Redox)进行水处理工作。
在与水接触时,合金中的两种金属在亚微观尺度上构成无数小的原电池系统,这种材料在水中具有强大的反应能力和极快的反应速度,随着电子的转移化学反应的进行,有害物质转化为无害成分,从而达到净水的目的。
KDF电化学金属滤料滤料利用微电化学氧化还原机理将水中有害的余氯转化为无害的氯离子,该材料可以清除水中高达99%的氯;作为催化剂将有害的可溶性重金属离子还原为原子,附着于滤料表面,通过反冲洗去除,水中溶解的铅、汞、镍、铬等金属离子和化合物均可达到有效去除。
同时这种微电作用还能使水中绝大多数的病菌难以承受电位变化而被杀死,因此对抑制细菌、真菌、污垢、水藻的滋生效果卓著。
另外经过KDF电化学金属滤料过滤后的水,水中钙镁离子不再形成难溶的方解石晶体,而形成松软的规则结晶,不容易结垢。
一、KDF电化学金属滤料去除强氧化剂的作用机理
KDF电化学金属滤料具有强大的还原能力,能去除水中的各种强氧化剂,对余氯特别有效。
KDF电化学金属滤料是由铜、锌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,构成原电池。
锌阳极在反应中失去了电子,生成锌离子进入溶液,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、碘等与凯得菲电化学金属滤料接触后也能发生类似的氧化还原反应。
二、KDF电化学金属滤料去除重金属作用机理
KDF电化学金属滤料处理介质可以去除水中的多种重金属离子,如铅、汞、铜、镍、镉、砷、锑、铝和其他许多可溶性重金属离子,它们的去除是通过置换反应和物理、化学吸附反应来完成的。
KDF电化学金属滤料去除重金属离子的机理如下:
金属离子吸附于KDF电化学金属滤料处理介质的表面并与KDF电化学金属滤料中的锌发生置换反应,生成的金属或吸附在KDF电化学金属滤料表面,或进入KDF电化学金属滤料晶格中,从而使有毒重金属污染物结合在KDF电化学金属滤料上。
例如,水中溶解的铅离子还原成不溶性的铅原子,并吸附于KDF电化学金属滤料介质的表面,汞离子与KDF电化学金属滤料也发生类似的反应,X射线衍射研究发现汞的去除是形成了铜-汞合金。
KDF电化学金属滤料处理重金属离子的化学反应式如下:
Zn/Cu/Zn+Pb2+ →Zn/Cu/Pb+Zn2+
Zn/Cu/Zn+Hg2+→Zn/Cu/Hg+Zn2+
因此,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。
三、 KDF电化学金属滤料去除硫化氢作用机理
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滤膜表面,KDF电化学金属滤料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KDF电化学金属滤料介质反冲洗时去除,化学反应式如下:
Cu/Zn+H2S→Cu/Zn+CuS+H2
2H2 +02 →2H20
四、KDF电化学金属滤料减少悬浮固体作用机理
KDF电化学金属滤料处理介质的颗粒平均尺寸大约为60目,最小的颗粒约110目,也能起到物理过滤去除悬浮物质的作用,通常KDF电化学金属滤料过滤介质能够有效地去除直径小于至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电化学金属滤料接触,也可以发生氧化还原反应,FeO最终形成Fe2O3固体沉淀在KDF电化学金属滤料表面,可用反冲洗方法将它们去除,化学反应式如下:
Zn+FeO=ZnO+Fe
4Fe+3O2=2Fe2O3
五、KDF电化学金属滤料减少矿物质结垢作用机理
KDF电化学金属滤料处理介质对碳酸钙垢的作用有以下两个方面。
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。
KDF电化学金属滤料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电化学金属滤料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电化学金属滤料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电化学金属滤料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电化学金属滤料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。
六、KDF电化学金属滤料抑制微生物繁殖作用机理
KDF电化学金属滤料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,KDF电化学金属滤料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KDF电化学金属滤料处理介质时,其氧化还原电位从+200mV变化到-500mV,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电化学金属滤料控制细菌,必须使细菌与KDF电化学金属滤料直接接触,KDF电化学金属滤料对细菌的抑制作用主要发生于KDF电化学金属滤料与水接触面上,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
在KDF电化学金属滤料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、离子对微生物的控制
KDF电化学金属滤料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,KDF电化学金属滤料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,这将显著影响细菌的生长。
可见,使用KDF多金属滤料介质进行水处理是一种简单、低耗的方法,可与微滤、超滤、纳滤、反渗透膜、离子交换树指、颗粒活性碳等方法联用,保护这些昂贵的水处理组件不受氯、微生物、矿物质结垢的影响,在提高水处理安全性的前提下提高系统的使用寿命,减少系统维护,降低系统运行费用。
KDF电化学金属滤料的优势
更新时间:
08-1-1616:
46
一、技术优势
KDF高纯金属滤料用于反渗透、电渗析以及离子交换等处理方法连用能够起到高效的协同作用,使其充分发挥其优势。
与传统的水处理滤料相比,KDF电化学金属滤料有其独特的技术优势和广阔的应用前景。
1)除污能力强,能够有效去除水中氯、重金属,抑制微生物生长可以去除水中绝大部分常见污染物
2)与颗粒活性炭等处理系统联用时,能够有效延长其工作寿命
3)可再生
4)用于树脂,膜装置之前,可保护树脂及膜装置,大大提高其使用寿命。
5)为满足不同的需要可提供四种类型粒径
二、使用寿命长
KDF电化学金属滤料的使用寿命长。
所有的水处理介质都具有一个有效期,KDF电化学金属滤料有效期长可以再生,远远优于常规滤料。
一般寿命在10-20年左右,长期使用可以使运转成本降低,而且在酸碱介质中也可以使用。
有两种情况会降低凯得菲金属滤料的使用寿命,每一种都需要很长时间。
第一种是水中的余氯的含量比锌的溶解量要大得多时,余氯浓度为0.55ppm的市政自来水通过KDF电化学金属滤料仅产生0.25ppm的锌。
除去10ppm的氯,其锌的含量也不会超标。
第二种情况是KDF电化学金属滤料的物理降解,如腐蚀,磨擦或消耗,但是物理作用对滤料的使用寿命影响很小,保守的估计KDF电化学金属滤料的使用寿命也在10年以上
KDF电化学金属滤料与活性炭除氯的对比试验
过滤水分析
试验条件
凯得菲
颗粒活性炭
流量
10gpm(38l/m)
10gpm(38l/m)
容器直径
8"(203mm)
8"(203mm)
塑料容积
1/3ft3(0.0093m3)
1ft3(0.0283m3)
进入水余氯
5.0mg/L
5.0mg/L
流出水分析
余氯的平均含量/去除效果
0.24mg/L/95.2%
0.54mg/L/89.2%
余氯的最大含量/去除效果
2.38mg/L/52.4%
2.28mg/L/54.4%
余氯的最小含量/去除效果
0.00mg/L/100%
0.01mg/L/99.82%
流出水的pH
7.4
7.4
滤料寿命
28866h
281h
三、运行成本低
工作流速高,是普通滤料的三倍以上,这意味着所需滤料少,过滤装置小,运行经济简单;不含化学添加剂,也不用再生剂再生,100%循环使用,避免了处置成本和环境污染;水处理成本低,除氯处理成本低于活性炭50%,用于冷却循环水处理,成本仅为化学法处理的1/4。
KDF电化学金属滤料作为一种多功能长寿命的滤料与活性碳的比较有着很大的优势。
下面以KDF电化学金属滤料与水处理中常用的颗粒活性炭进行成本对比,结果如下:
KDF电化学金属滤料与活性炭成本比较分析
处理水1,719,300加仑
KDF电化学金属滤料(元)
颗粒活性炭(元)
1ft3颗粒活性炭
-
331.6.00
1/3ft3凯得菲
1795.6
-
更换介质成本
0
2984.4.00
总成本
1795.6
3316
每处理10000加仑的成本
10.44
19.32
换床停止工作
无
9次
四、应用范围广
传统的水处理滤料(比如活性炭)是以物理吸附为主,物理吸附是一种放热过程,温度升高,吸附量减少,这样传统的滤料局限于低温或者常温下进行,如果是热水过滤,就需要对原水进行降温、过滤、升温处理,降额外增加巨大的能量和成本消耗。
与此相反,KDF电化学金属滤料在热水过滤方面的卓越功效脱颖而出。
KDF电化学金属滤料以其独特的微电化学吸附原理,在高温下直接对原水进行过滤处理,几乎不受温度的影响,解决了传统滤料不能直接高温过滤的难题,降低了成本,增加了效益,尤其在宾馆、别墅的温泉水过滤处理等有着广阔的市场前景。
五、品质有保障
KDF滤料含14项美国专利及众多国家的专利,市场上没有任何一种滤料可与之直接竞争。
所有的凯得菲产品都有质量纯度保证,在产品的生产过程中进行全程的质量分析及鉴定。
凯得菲专利产品能够100%再生回用并且不含化学添加剂,被美国环境保护署认定为不需农用药品登记的“杀虫器”,另外该产品金属溶出极少,符合美国环境保护署及药品管理局规定的饮用水中锌和铜的最高定额。
KDF电化学金属滤料产品介绍
更新时间:
08-1-1709:
59
目前国内市场上常见的KDF介质主要是由北京盛峰飞龙环保科技有限公司两种产品:
KDF55和KDF85。
一、KDF55
KDF55过滤介质是一种高纯度的铜锌合金(50%铜和50%锌),颜色金黄,呈颗粒状,大小为0.145~2.00mm,表观密度为2.4~2.9g/cm3,水处理中主要用于去除氯及溶解性重金属,另外,该产品对水垢的产生、微生物及藻类物质都有抑制作用,可应用于热水中。
通过电化学(氧化还原)反应将水中的余氯转变成为氯离子凯得菲085滤料,主要去除二价铁离子,硫化物,减少矿物质结垢(如碳酸盐、硝酸盐和硫酸盐等)杀菌灭藻减少悬浮物等功效。
1)技术参数
成分:
高纯度铜锌合金
色泽:
金黄色
形状:
不规则颗粒状
颗粒大小范围:
0.145—2.00mm
规格:
(10-30目)(2.00-0.59mm)
(30-70目)(0.59-0.21mm)
堆积密度:
2.4-2.9克/立方厘米
进水温度:
0—100℃
pH值范围:
5.5—8.5
2)产品性能
1.主要去除水中95%以上的余氯(自来水中加氯消毒的残余氯及次氯酸产物等)
2.去处水中的90%以上的铅、汞、铜、镍、镉等重金属离子
3.去除水中的六价铬、砷等有害物质
4.抑制细菌真菌滋生
5.有一定的阻垢功效
3)工作机理:
除余氯反应式:
Cu/Zn+Cl2 +HOCl+H2O+e→Zn2+ +Cl- +H+ +2OH-
说明:
1.通常意义上的余氯是指自来水消毒后的参余氯以及在水中生成的次氯酸等次生物
2.余氯和水中的微量腐殖质等易生成氯仿、四氯化碳等有害致癌物质.
3.凯得菲055滤料将水中的有害余氯转化为无害的氯离子,从而大大避免了这种有害物质的产生,大大提高人体饮水安全系数.
除重金属离子反应式:
Zn/Cu/Zn+Pb2+→Zn/Cu/Pb+Zn2+
说明:
1.水中的重金属离子一般含量不高,但是毒性却很强,因此饮用水水质标准对有毒重金属离子都有严格的规定,一般都要求小于0.05毫克,甚至0.005毫克以下.
2.传统的水处理方法,比如活性炭吸附等在处理微量重金属离子的去除方面有很大的局限性。
3.凯得菲055滤料在去除多数有害重金属离子,如铅、汞等有着较为理想的去除效果,保证人体的饮用水安全健康。
二、KDF85
KDF85是85%铜和15%锌的合金,颜色为红褐色,呈颗粒状,大小为0.149~2.00mm,表观密度为2.2~2.7g/cm3,能够有效去除铁和硫化氢等。
该产品主要用于市政给水中铁及硫化氢的去除,另外对水垢、微生物及藻类都有一定的抑制作用。
例1、凯得菲085滤料与水中二价铁的电化学氧化还原反应:
2Cu+FeO——>Cu2O+Fe
4Fe+302 ——>2Fe203
例2、凯得菲085滤料与水中硫化氢发生的电化学氧化还原反应:
Cu/Zn+H2S——Cu/Zn+CuS+H2
2H2+02——2H20
KDF电化学金属滤料的过滤原理、操作条件及产品选型
更新时间:
08-1-1719:
42
1、KDF电化学金属滤料过滤原理如图所示:
2、 KDF电化学金属滤料的操作条件如下:
KDF电化学金属滤料用于进水点(POE)水处理系统时,在电化学氧化还原过程中会形成少量的氧化物,必须定期地用反冲洗将这些氧化物及钙、镁离子产生的沉淀物返洗出。
1、当反冲洗流量为3-25gpm时,可使用优质的三通反冲洗阀(工作、反冲洗、清洗),最好使用大流量反冲洗模式。
2、当流量为36gpm-325gpm时,可使用隔膜阀,切记松开所有的反冲洗限流装置,选择一个适当的分配器。
对于3-25gpm的流量使用毛毡微缝分配器,36gpm-325gpm使用轮毂式侧式分配器(推荐使用#8石英砂衬底)。
将反冲洗定时设定为10分钟,清洗时间为3分钟,每星期应反冲洗2-3次。
可视水质情况,如有必要可以更频繁的反冲清洗,但每次反冲时间不宜超过10分钟,反冲流速受反冲水温、滤料的类型、颗粒尺寸,滤料密度等因素的影响。
一般依水质状况而定。
反冲洗流速依照反冲洗水温,滤料的种类、尺寸和密度、压力滤品器特殊设计而变化。
KDF电化学金属滤料的密度为2.4-2.9克/立方厘米,这样高密度滤料需要两倍于工作流速进行反冲洗,需39gpm/平方英尺(2.65cm/s)回流速率。
如水温比较低可采用稍低的反冲速度。
温度稍高的水用较高的水流速度反冲。
如果由于泵及管子的尺寸限制使反冲水流速率达不到正常流速的1.5倍。
依次类推,当KDF电化学金属滤料反应床足够多时,反冲也可使用正常的水流速度来完成。
KDF电化学金属滤料要求每平方料表面积1261L/m。
较冷的水需要较低的反冲洗流速,水温较高则流速可以高些,排放管应没有压力。
以下是该公司用于POE(PointofEntry)即全屋净水系统的产品操作条件和产品选型。
POU一般体积和占地比较小,是针对某个需要进行水处理的出水口的系统。
而POE相对而言,体积和占地都较大,设置在用户家的总进水管段,用以处理用户家所有的用水。
是家庭中常用的水处理
3、KDF电化学金属滤料用于POE系统的产品选型
滤桶尺寸
管路直径
最大流量
凯得菲处理介质
最小反冲量
床深
重量
容积
mm
mm
m3/h
mm
kg
m3
m3/h
150*900
15
0.7
254
13
0.0045
1.4
200*900
15
0.9
280
20
0.007
1.8
200*1000
20
1.2
305
26
0.0093
2.4
250*1200
20
1.4
330
39
0.0142
2.8
250*1600
20
1.8
356
52
0.0187
3.6
300*1200
25
2.5
407
78
0.0294
5
350*1650
25
3.5
457
130
0.0453
6.8
400*1650
40
4.5
508
181
0.0659
9
450*1700
40
5.7
560
285
0.099
11
500*1750
50
8
610
388
0.1415
16
600*1900
50
10
635
578
0.184
20
750*1850
65
16
635
802
0.29
32
900*1850
65
23
635
1165
0.4174
46
1000*1850
80
33
635
1553
0.566
66
1200*1850
100
43
635
2019
0.7358
86
1600*2200
125
75
635
3494
1.2785
150
KDF电化学金属滤料可应用范围
更新时间:
08-1-1715:
30
KDF电化学金属滤料可广泛应用于预处理、主处理与废水处理设备中。
它们多与活性碳颗粒过滤器,碳块或管内过滤器共同使用,也可单独使用。
用KDF电化学金属滤料介质进行水的预处理是一种简单、低耗的方法。
对于微滤、超滤、反渗透膜、离子交换树脂、颗粒状活性碳,KDF电化学金属滤料介质能够保护这些昂贵易损的水处理组件不受氯、微生物、结垢影响。
此外,KDF电化学金属滤料介质能去除高达98%的重金属,如Pb、Cd、Ce、Ag、Ar、Al、Se、Cu、Hg,另外,借助沉淀在KDF电化学金属滤料介质上发生的氧化还原反应还可以降低水中碳酸盐、硝酸盐和硫酸盐。
影响膜分离工艺效率的主要问题是各种污染物在膜表面的沉积,造成膜表面孔的堵塞,这已是无可争议的事实。
KDF电化学金属滤料介质与微滤、超滤、反渗透膜、离子交换树脂、颗粒状活性碳相比,在提高水处理效率和持续保持高效方面具有更多的优势,消耗更低,应用范围更为广泛。
一、KDF电化学金属滤料去除市政饮用水中的余氯
KDF电化学金属滤料处理介质正日益被用来替代或与活性碳过滤器联合使用,去除市政自来水中的余氯(可高达99%),用在饮用水处理中,其主要特点是使用寿命长除氯效果显著。
进行KDF电化学金属滤料介质预处理可延长颗粒活性炭的使用寿命,并保护活性炭层(床)免受细菌污染。
使碳的去污能力提升到原来的15倍,并且KDF电化学金属滤料使更小型的碳过滤器的使用成为可能,从而降低了使用成本。
二、KDF电化学金属滤料可用于保护反渗透装置
反渗透膜很容易受氯腐蚀,KDF电化学金属滤料介质可代替活性炭预处理以保护反渗透(RO)膜免受氯气、细菌等的污染。
活性炭过滤器也可有效地去除余氯,但是由于活性炭在高氯水中会很快吸附饱和,所以在操作时必须严格控制水中氯气的浓度,而且活性炭过滤床容易孳生细菌。
KDF电化学金属滤料处理介质除氯率高。
有抑制微生物繁殖的作用
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