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厨房净水器

水处理设备

厨房净水器是小型的水处理设备。厨房净水器的结构大致有粗滤、活性炭吸附、离子交换树脂、中空纤维和反渗透膜等几种。可以有效清除水中的氯、重金属细菌、病毒、藻类以及固体悬浮物等。

概况
厨房分为多种 。净水器过滤材料和结构不同，净水效果也不同。
1、过滤净水器结构简单，以pp棉、活性炭为主，其过滤能力有限，只能用作粗过滤使用， 过滤的水最好加热烧开饮用。 称为普通净水机（业内叫法：3+1净水机，3+2净水机）。
2、陶瓷过滤净水器。这种净水器采用插入式陶瓷滤芯，出水量大，满足厨房用水需求，精度最高为0.1μm的双控制膜陶瓷滤芯膜孔比细菌小很多，从而将细菌完全隔离在滤芯外面，但水可以通过，且保留水中有益的矿物质和微量元素。同时，在净水器使用过程中不会产生二次污染，不怕堵塞，实现终端净水功能。
3、内含超滤膜，过滤精度0.01微米。适合厨房使用，可以过滤泥沙铁锈胶体等。过滤效果明显优于普通净水机。
4、 多级过滤净水器。这种净水器有两级粗滤和一组精滤，且精滤多采用中空纤维滤芯，过滤的水可以直接饮用。
5、 反渗透纯水机的净水效果最理想。它有三级前置过滤，一级反渗透膜精密过滤和一级后置过滤。过滤的水无细菌、病毒、重金属、农药、有机物、矿物质和异色异味，是一种纯水，无需加热即可饮用。
6、自洁式净水器。是如今发展起来的一个新的技术类别，不需用电机器就能自行清洁。首先，它改变了传统净水器依靠人工定期排污、拆洗和频繁更换滤芯等造成使用不便；其次，采用双膜隔离技术，有效防止二次污染水质更有保障；第三，自洁式净水器更加节能，耗材费用只有传统净水器的1/3。受到内行人士的普遍青睐。
工作原理
世界上大多数的水体污染严重，加剧了水资源紧缺的矛盾。传统的自来水处理方法，已不能保证提供品质优良的饮用水，而且在市政供水中还存在着两次污染的问题，如高层的水箱供水，漫长的自来水输送管线，都会造成潜在的铁锈，水垢及微生物等污染问题，因此，各种品牌的净水器应运而生，市场上净水器按水质处理方式，可分为以下几种类型：
1．煮沸法
是指自来水煮沸后饮用，这是一种古老的方法，在国内普遍地应用。水煮沸可杀死细菌，但对一些化学物质和重金属不能去除，即使其含量极低，所以饮用仍是不安全的。
2．矿化法
是指在净化的基础上再向水中增添对人体有益的矿物元素（如钙、锌、锶等元素）其目的是发挥矿泉水的保健作用。市售净水器一般通过在净水器中添加麦饭石来达到矿化的目的，但人为的矿化功效到如今还是一个有争议的问题。
3．整水器
是日本新发明的产品，它是把水先进行净化处理，然后再进行电解活化，其碱性活化水与人体内环境之PH值相对应，适于饮用；酸性活化水可用于洗脸、洗澡。不过，对整水器的整水原理、整水水质以及使用后对人体的影响，均有不同的看法，需进一步探讨。
4．活性碳吸附(可分为以下三种形态)
较为常用，多用本质、煤质、果壳（核）等含碳物质通过化学法或物理活化法制成。它有非常多的微孔和比表面积，因而具有很强的吸附能力，能有效地吸附水中的有机污染物。此外在活化过程中，活性碳表面的非结晶部位形成一些含氧官能团，这些基团使活性碳具有化学吸附和催化氧化、还原性能，能有效去除水中一些金属离子。
5．反渗透膜法
膜分离技术的一种，这种方法用压力将水通过合成的膜，膜仅允许纯水通过，而污染物被排除。采用的R/O反渗透技术，是美国政府和太空总署花费数亿美元,为解决太空人上月球的饮水问题，经过多年努力精心研制出的高科技成果。成本较高，适合水质较差的地区。
6．微过滤及超过滤法
微过滤法是用纤维素或高分子材料制成的微孔滤膜，利用其均一孔径来截留水中的微粒、细菌、胶体等，使其不通过滤膜而被去除。这种微孔膜过滤技术又称粒密过滤技术，能够过滤微米或纳米级的微粒和细菌。超过滤和微过滤都属于膜分离技术，两者之间不存在明显的界限，超过滤的工作压力一般以0.3兆帕左右，可去除水中大分子物质、细菌、病毒等，但通量较低。
7．复合型
当一种工艺难以去除水中有害物质时，采用二种或两种以上的工艺即为复合型。如活性炭吸附，紫外线杀菌、活性炭吸附，反渗透、活性炭吸附，微过滤（超过滤）、聚丙烯超细纤维，活恬炭、微过滤（超过滤）等。在复合型净水器中，膜技术复合净水器净水性能优良，特别在去除微生物（细菌、藻类等）方面有比较显著的效果，其中一些品质优良的净水器出水可以直接生饮，得到了广大消费者的欢迎，已成为净水器当前发展的热点。
从以上净水器的分类方法中不难看出，厨房净水器实质上是给水深度处理的小型化，其主要处理对象是自来水中的浊度、色度、异嗅和有机物等。它一般由预过滤（粗滤）、吸附、精滤（微过滤、超过滤、反渗透）等三部分组成。其中吸附（通常采用活性炭吸附）和精滤是去除水中有机物、异嗅和色度的主要手段，客观存在的运行情况直接影响净水器的出水水质。
过滤原理
超滤是一种利用膜分离技术的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。
每米长的超滤膜丝管壁上约有60亿个0.01微米的微孔，其孔径只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过，而最小细菌的体积都在0.02微米以上，因此细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来，从而实现了净化过程。
1、超滤膜的制水流程
自来水先进入超滤膜管内，在水压差的作用下，膜表面上密布的许多0.01微米的微孔只允许水分子、有益矿物质和微量元素透过，成为净化水。而细菌、铁锈、胶体、泥沙、悬浮物、大分子有机物等有害物质则被截留在超滤膜管内，在超滤膜进行冲洗时排出。
2、超滤膜冲洗流程
超滤膜使用一段时间后，被截留下来的细菌、铁锈、胶体、悬浮物、大分子有机物等有害物质会依附在超滤膜的内表面，使超滤膜的产水量逐渐下降，尤其是自来水质污染严重时，更易引起超滤膜的堵塞，定期对超滤膜进行冲洗可有效恢复膜的产水量。
3、超滤膜滤芯
将成束的超滤膜丝经过浇铸工艺后制成如图厨房净水器所示的超滤芯，滤芯由ABS外壳、外壳两端的环氧封头和成束的超滤膜丝三部分组成。环氧封头填充了膜丝与膜丝之间的空隙，形成原液与透过液之间的隔离，原液首先进入超滤膜孔内，经超滤膜过滤后成为透过液，防止了原液不经过滤直接进入到透过液中。
4、超滤膜滤芯膜丝总面积的计算：
在单位膜丝面积产水量不变的情况下，滤芯装填的膜面积越大，则滤芯的总产水量越多，
其计算公式为：
S内=πdL×n
S外=πDL×n
其中：S内为膜丝总内表面积，d为超滤膜丝的内径；S外为膜丝总外表面积，D为超滤膜丝的外径；
L为超滤膜丝的长度；
n为超滤膜丝的根数。
内外压式
一支超滤膜由成百到上千根细小的中空纤维丝组成，一般将中空纤维膜内径在0.6-6mm之间的超滤膜称为毛细管式超滤膜，毛细管式超滤膜因内径较大，不易被大颗粒物质堵塞。
按进水方式的不同，超滤膜又分为内压式和外压式两种：
1、内压式：
即原液先进入中空丝内部，经压力差驱动，沿径向由内向外渗透过中空纤维成为透过液，浓缩液则留在中空丝的内部，由另一端流出。
2、外压式:
中空纤维超滤膜则是原液经压力差沿径向由外向内渗透过中空纤维成为透过液，而截留的物质则汇集在中空丝的外部。
超滤膜的性能表征
超滤膜的性能通常是指膜的物化性能和分离透过性能，物化性能主要包括膜的机械强度、耐化学药品、耐热温度范围和适用PH值范围等，分离透过性能主要指膜的水通量和切割分子量及截留率。
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