反渗透纯水机的改进与发展方向（中）

顾久传

反渗透纯水机前处理的目的是把自来水进行初次净化，使之达到RO进水水质要求，保护RO膜，使RO正常运行并延长其寿命。纯水机前处理的改进，主要是体现在以下几方面：

1、过滤元件的改进

（1）选用优质熔喷滤芯：

熔喷滤芯可滤除水中大于5～10μm以上的悬浊物颗粒，它的孔径是不均匀的，各孔径大小的数量呈正态分布，只是在5～10μm处呈最大值（峰值）。其细丝直径及孔隙大小与熔液温度、室内空气温湿度、气流大小及速度、接收距离等等多种因素有关。质量好的熔喷滤芯从外到里，PP纤维细丝间孔隙逐渐从大变小，成渐进密度结构，滤除的悬浊物杂质不仅在滤芯表面、在滤芯内部也都有，滤芯纳污量大，使用寿命长。但制造设备复杂昂贵，滤芯价格也贵。

笔者建议，能生产或进口一些高档的熔喷滤芯，供高档净水器使用，这样，熔喷滤芯的使用寿命可以从目前的2～4个月，延长到半年～1年，以减少更换滤芯的频率。

（2）使用陶瓷滤芯

熔喷滤芯虽然价格很便宜，但为一次性使用，可用陶瓷滤芯取代熔喷滤芯。虽然陶瓷滤芯价格比较贵，一次性投入比较大，但能反复清洗，使用寿命长得多，只要整机设计时注意便于滤芯装拆，使用陶瓷滤芯取代熔喷滤芯是个不错的选择。

优质的陶瓷滤芯，采用的原料应是优质的硅藻土，在隧道窑中烧制而成，手感重量很轻，吸水性很好，这样的陶瓷滤芯质量就好。质量差的陶瓷滤芯，表面相对比较粗糙不均匀，硅藻土材料不纯杂质多，手感较重。即知，这是的缘故。另一个简易方法是把水滴在陶瓷滤芯表面，应很快吸入，陶瓷表面不留水珠，说明亲水性好，孔隙率高。

（3）微滤-超滤双膜法

有的净水器生产企业，三级前处理采用中空纤维微滤-颗粒活性炭-中空纤维超滤的模式，这种模式也是较好的组合。第一级采用带加强支撑的PVDF中空微滤膜，滤除悬浊物、细菌，膜脏了可以拆下冲洗，不会折断；第二级活性炭去除余氯、有机物、胶体、异味等；第三级PS中空超滤膜可以进一步去除悬浊物、微生物、胶体等。这样周密的预处理不但可以使RO膜的使用寿命更长，还可以提高纯水的回收率。

2、吸附元件的选择和改进

（1）颗粒活性炭滤芯

活性炭去除余氯、吸附胶体及有机物、去除异味，保护反渗透膜，作用是很大的，其性能主要体现在去除COD的能力。去除COD的能力与纯水机的流速和接触时间设计相关。按JB/T2932“水处理设备技术条件”的标准，去除水中余氯（出水余氯<0.1mg/L）和有机物（出水CODMn<2mgO2/L）。据笔者计算，水在50G家用反渗透纯水机进水流量为40L/h，在颗粒活性炭滤芯（美式滤芯，炭柱直径7cm，长21cm）中的流速为10.4m/h，但接触时间仅1.2min。韩式滤芯的直径小，流速更快，接触时间更短。因此，有些净水器采用多级活性炭滤芯串联的方法来增加炭柱的长度，也就是增加水和活性炭的接触时间。而广东某净水器厂（非反渗透纯水机），则采用了四支颗粒活性炭滤芯串联的方式来保证COD等的去除率。

对于纯水机来讲，不但所选的活性炭质量一定要好，活性炭在筒体中还应放满塞紧（用手握滤芯上下甩动时不应有响声），这点在滤芯横置或虽竖置但水流方向从下往上时尤为重要，否则部份水会不通过炭层而“短路”。此外，活性炭的粒度也很重要。粒度越细，表面积越大，吸附效果越好。但太细了，一方面会增大阻力降低流速，还容易漏炭流黑水。活性炭厂出售的颗粒活性炭的粒度一般都是10～24目，实际上这是适合大型水处理设备用的，对家用净水器不适合。因为家用净水器炭柱短、水和炭的接触时间短，所以对活性炭吸附速度和吸附容量的要求更高。家用净水器应该用更细的、粒度为20～40目的颗粒炭（家用净水器厂用炭量少，活性炭厂兴趣不大，所以市场上很少有卖）。

天然水和自来水中所含有机物种类繁多，水中各种有机物的分子量大小各异，而每种活性炭吸附有机物分子的大小、种类各有所长，所以，把几种不同型号的、擅长吸附大分子有机物的活性炭和擅长吸附较小分子有机物的活性炭搭配混合使用，对去除水中各种有机物、全面净化水质是很有帮助的，有些高档的净水器即采用此方案。

使用活性炭滤芯要及时更换滤芯（卫生部规定不得超过6个月）。有的活性炭滤芯采用载银活性炭，可遏制细菌增长。但很多国产的载银活性炭载的是氯化银，氯化银在水中的溶解度较大，开始时水中银离子超标，对人体有害，没多久氯化银溶解完了，也就没有遏菌作用了。为避免这种状况，应该载碘化银，碘化银在水中的溶解度较小，但价格较贵。法国有一种载银活性炭，据说是把金属银用真空等离子溅射的方法载入活性炭，性能很好，价格很贵。近年有采用载高价银（Ag4O4，四氧化四银）的活性炭新技术，银的抗菌作可随其化学价的升高而增强，即Ag3+>Ag2+>Ag+，遏制细菌增长并水中银离子不超标，已申请了发明专利。

（2）炭棒滤芯

常用的炭棒滤芯实际上有二类：挤压活性炭棒滤芯（或称“压缩活性炭棒滤芯”）和烧结活性炭棒滤芯

挤压活性炭棒滤芯是把活性炭粉和聚乙烯（PE）粉（作粘合剂用）按一定比例混合，放入料斗加热，使聚乙烯（PE）粉熔融，并通过螺杆挤压机挤出成型，故名“挤压活性炭棒滤芯”或“压缩活性炭棒滤芯”。由于PE是疏水性，凝固后它不透水也无微孔，还会阻塞活性炭的微孔，严重影响对有机物、胶体和异味的吸附能力及对余氯的去除能力。而且这类滤芯的透水性差、阻力大、水通量低。也就是说，这种滤芯的净水性能差。但这类滤芯生产工艺简单，生产成本低，价格很便宜，因此很多净水器厂使用这类滤芯。

烧结活性炭棒滤芯是把活性炭粉和有机粘合剂、硅藻土等填料按比例混合均匀，拌匀后加水在模具中加工成型，脱模后放在窑中高温烧制，把有机粘合剂炭化或烧成CO、CO？挥发跑掉，故名“烧结活性炭棒滤芯”。烧制成的滤芯孔径可控、孔隙率大，亲水性和透水性好、阻力小、水通量大。这类滤芯对有机物、胶体和异味的吸附能力及对余氯的去除能力强。也就是说，这种滤芯的净水性能好。但这类滤芯生产工艺复杂，能耗大，生产成本高，价格比较贵，是挤压活性炭棒滤芯的3～6倍。

当然，优质的反渗透纯水机应该选用烧结活性炭棒滤芯。但除去外层塑料网和无纺布，就是黑黑的炭棒了，外表似乎差不多，如何区分这二类滤芯呢？方法很简单，在炭棒上滴上一些水。由于聚乙烯是疏水性，它又堵塞了大量活性炭的微孔，因此挤压活性炭棒滤芯吸水性差、吸水慢，会在滤芯表面形成水珠或水层；而烧结活性炭棒滤芯的亲水性和吸水性好、吸水快，不会在滤芯表面形成水珠或水层。

同颗粒活性炭一样，炭棒滤芯也是繁殖细菌的温床。如何防止和遏制细菌的增长呢？除了制造炭棒的活性炭可以采用载银活性炭外，有的把炭棒外包裹的无纺布采用载银无纺布，它是采用浸染纳米银溶液技术，制成的“纳米银滤水无纺布”，可遏制细菌增长。

（3）活性炭纤维滤芯

活性炭纤维（ACF），原材料为粘胶基纤维或聚丙烯腈基纤维，纤维直径约为10～20μm，微孔平均孔径前者为17～26A，后者为10～20A。活性炭纤维常制成厚1～5mm厚的毡，它的微孔比颗粒活性炭更多，比表面积更大（700～1600m2/g），吸附容量更大（高2～6倍），吸附速度更快，而且具有良好的再生性能，即吸附饱和后可以解吸，取出用热水处理滤芯，把吸附的有机物、胶体洗下，脱附速度快，滤芯可重复使用，即滤芯的再生。但不足之处是价格较贵，生产企业也比较少。使用中也易繁殖细菌。此外，有些质量差的活性炭纤维的吸附容量小，使用不久就容易饱和了，而进行解吸再生或更换滤芯很麻烦。因此，目前使用活性炭纤维滤芯的还比较少。

3、美式滤芯和韩式滤芯

美式滤芯一般用在反渗透纯水机的前三级预处理，美式滤芯的优点在于，只换内芯，外壳（滤筒）不换，符合节约和环保理念。此外，美式滤芯通常直径较大，过滤和吸附的容量较大，滤芯使用寿命较长。但美式滤芯也有不足之处，安装及更换滤芯比较麻烦，需要由专业人员更换，旋紧滤筒盖要拧到恰到好处，拧得过松会导致漏水，而拧得过紧会造成“O”型圈变形甚至断裂，也会造成漏水。

韩式滤芯为抛弃式滤芯。最早用于韩国快接式（又称“接插式”）净水器上，它的滤壳是用旋熔机熔封死的，不能拆卸，不能换内芯或滤料，用后即抛弃，故又名“抛弃式滤芯”。韩式滤芯的优点是装拆非常方便，完全可以由用户自已换滤芯，不需要专业人员上门服务，大大减轻经销商或维修店的服务的工作量。此外，有些韩式滤芯拆卸时不会漏水，甚至可以边正常运行产水，边拆卸更换滤芯。当然，韩式滤芯也有缺点，换滤芯时外壳也要抛弃，不符合节约和环保的理念。此外，韩式滤芯通常直径较小，过滤和吸附的容量较小，滤芯使用寿命较短。

这二类滤芯各有优缺点，都有采用。由于人工成本（上门服务费用）不断升高，采用韩式滤芯的比例今后会升高。 （责编 连晓卫）