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凱得菲(KDF)濾料在水處理中的作用及作用機理
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來(lái)源：公司官網(wǎng) 發(fā)布日期：2014-09-12 16:54:12 瀏覽次數：1854
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凱得菲（KDF）是高純度的銅/鋅合金顆粒，它通過(guò)微電化學(xué)氧化-還原反應（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(guān)尺度上構成無(wú)數小的原電池系統，這種材料在水中具有強大的反應能力和極快的反應速度，可以清除水中高達99%的氯和水中溶解的鉛、汞、鎳、鉻等金屬離子和化合物。對抑制細菌、真菌、污垢、水藻的滋生效果卓著(zhù)。被用于預處理、主處理與廢水處理設備。凱得菲(KDF)完善或取代現有技術(shù)，可大輻度延長(cháng)了系統壽命，減少了重金屬、微生物、污垢，降低了總費用，減化系統維護。
(1) 去除強氧化劑(余氯)
凱得菲(KDF)具有強大的還原能力，能去除水中的各種強氧化劑，對余氯特別有效。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，而電位負的鋅是陽(yáng)極，構成原電池。鋅陽(yáng)極在反應中失去了電子，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，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(lèi)似的氧化還原反應。
(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(guò)置換反應和物理和化學(xué)吸附反應來(lái)完成的。凱得菲(KDF)去除重金屬離子的機理如下：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，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(lèi)似的反應，X射線(xiàn)衍射研究發(fā)現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(guò)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(guò)濾去除懸浮物質(zhì)的作用，通常凱得菲（KDF）過(guò)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，FeO與凱得菲（KDF）接觸，也可以發(fā)生氧化還原反應，FeO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去除，化學(xué)反應式如下：
Zn + FeO ＝ ZnO + Fe
2Fe + 3O2＝2Fe2O3
(5)減少礦物質(zhì)結垢
凱得菲(KDF)處理介質(zhì)對碳酸鈣垢的作用有兩上方面。
?、僖环矫?，根據PH、二氧化碳濃度和碳酸鈣溶解度之間的關(guān)系，當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(guò)電化學(xué)反應也使水的PH值升高，降低碳酸鈣的溶解度，結果使碳酸鈣垢容易析出。
?、诹硪环矫?，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(cháng)機理，使水中的碳酸鈣垢以文石的結晶形態(tài)產(chǎn)生沉淀，在容器的器壁上形成軟垢，而不是結晶為方解石型的硬垢。曾有人研究過(guò)水中雜質(zhì)存在對方解石結晶生長(cháng)的影響，研究發(fā)現，即使鋅離子的濃度很低時(shí)，也能阻止方解石結晶的形成。
通過(guò)試驗可以進(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)碳酸鈣的結晶。采用掃描電子顯微鏡和X射線(xiàn)衍射進(jìn)行結晶學(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大的、具有規則形態(tài)的針狀鈣鹽和鎂鹽的結晶，這些鹽類(lèi)質(zhì)地堅硬、溶解度低、具有網(wǎng)狀結構，是玻璃石灰石垢，經(jīng)過(guò)凱得菲(KDF)處理介質(zhì)的水中結成的垢，從根本上改變了碳酸鈣（鎂）結晶的形態(tài)，垢形相對變小，外觀(guān)平坦呈圓形、顆粒形和棒形，都是由不堅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(guò)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(guò)一種機理、而是幾種機理控制微生物的生長(cháng)繁殖，通過(guò)每一種的單獨作用或協(xié)同作用來(lái)達到抑制微生物的作用。主要機理包括：氧化還原電位的變化，氫氧根離子和過(guò)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)作為反滲透膜的預處理手段時(shí)，能夠抑制細菌、藻類(lèi)等微生物的繁殖，從而防止了微生物對膜的破壞。
①氧化還原電位的變化
水通過(guò)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(lèi)型的微生物只能在特定的氧化還原電位下生長(cháng)，電位的大幅度變化，能破壞細菌的細胞，從而控制了微生物的生長(cháng)。但是，水的氧化還原電位變化很小，用凱得菲(KDF)控制細菌，必須使細菌與凱得菲(KDF)直接接觸，凱得菲(KDF)對細菌的抑制作用主要發(fā)生于凱得菲(KDF)與水接觸面上，所以?xún)H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(guò)氧化氫
在凱得菲(KDF)將二價(jià)鐵氧化到三價(jià)鐵的過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生氫氧根離子和過(guò)氧化氫，這就可以抑制那些在低氧化電位時(shí)尚能存活，但對氫離子和過(guò)氧化氫敏感的微生物，但是氫氧根離子和過(guò)氧化氫的壽命短，只是在過(guò)濾過(guò)程中具有高的反應活性，對微生物的抑制效果比較明顯，在流出水中的殘余效應比較小。
③鋅離子對微生物的控制
凱得菲(KDF)處理介質(zhì)中釋放出來(lái)的鋅對微生物有明顯的控制作用，鋅能阻止酶的合成，從而影響有機體的正常生長(cháng)，達到抑制微生物繁殖的目的.另外，凱得菲(KDF)介質(zhì)通過(guò)阻止葉綠素合成而控制藻類(lèi)生長(cháng)，鋅離子的存在從本質(zhì)上降低了有機體從光合作用生產(chǎn)食物的能力，這將顯著(zhù)影響細菌的生長(cháng)。
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