KDF電化學(xué)金屬濾料是高純度的銅/鋅合金顆粒，它通過(guò)微電化學(xué)氧化-還原反應(yīng)（電子轉(zhuǎn)移－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尺度上構(gòu)成無(wú)數(shù)小的原電池系統(tǒng)，這種材料在水中具有強(qiáng)大的反應(yīng)能力和極快的反應(yīng)速度，隨著電子的轉(zhuǎn)移化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)害成分，從而達(dá)到凈水的目的。

        KDF電化學(xué)金屬濾料濾料利用微電化學(xué)氧化還原機(jī)理將水中有害的余氯轉(zhuǎn)化為無(wú)害的氯離子，該材料可以清除水中高達(dá)99%的氯；作為催化劑將有害的可溶性重金屬離子還原為原子，附著于濾料表面，通過(guò)反沖洗去除，水中溶解的鉛、汞、鎳、鉻等金屬離子和化合物均可達(dá)到有效去除。同時(shí)這種微電作用還能使水中絕大多數(shù)的病菌難以承受電位變化而被殺死，因此對(duì)抑制細(xì)菌、真菌、污垢、水藻的滋生效果卓著。另外經(jīng)過(guò)KDF電化學(xué)金屬濾料過(guò)濾后的水，水中鈣鎂離子不再形成難溶的方解石晶體，而形成松軟的規(guī)則結(jié)晶，不容易結(jié)垢。

一、KDF電化學(xué)金屬濾料去除強(qiáng)氧化劑的作用機(jī)理

        KDF電化學(xué)金屬濾料具有強(qiáng)大的還原能力，能去除水中的各種強(qiáng)氧化劑，對(duì)余氯特別有效。

         KDF電化學(xué)金屬濾料是由銅、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(fù)的鋅是陽(yáng)極，構(gòu)成原電池。鋅陽(yáng)極在反應(yīng)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(yīng)，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(yīng)式如下： 

Zn+HOCl+H₂O+2e—Zn²⁺+Cl^-+H⁺+2OH^- 

        水中其他的氧化劑，如臭氧、溴、碘等與凱得菲電化學(xué)金屬濾料接觸后也能發(fā)生類似的氧化還原反應(yīng)。 

二、KDF電化學(xué)金屬濾料去除重金屬作用機(jī)理

         KDF電化學(xué)金屬濾料處理介質(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(yīng)和物理、化學(xué)吸附反應(yīng)來(lái)完成的。

         KDF電化學(xué)金屬濾料去除重金屬離子的機(jī)理如下：金屬離子吸附于KDF電化學(xué)金屬濾料處理介質(zhì)的表面并與KDF電化學(xué)金屬濾料中的鋅發(fā)生置換反應(yīng)，生成的金屬或吸附在KDF電化學(xué)金屬濾料表面，或進(jìn)入KDF電化學(xué)金屬濾料晶格中，從而使有毒重金屬污染物結(jié)合在KDF電化學(xué)金屬濾料上。

         例如，水中溶解的鉛離子還原成不溶性的鉛原子，并吸附于KDF電化學(xué)金屬濾料介質(zhì)的表面,汞離子與KDF電化學(xué)金屬濾料也發(fā)生類似的反應(yīng)，X射線衍射研究發(fā)現(xiàn)汞的去除是形成了銅－汞合金。KDF電化學(xué)金屬濾料處理重金屬離子的化學(xué)反應(yīng)式如下： 
 

Zn/Cu/Zn+Pb²⁺ →Zn/Cu/Pb+Zn²⁺

Zn/Cu/Zn+Hg²⁺→Zn/Cu/Hg+Zn²⁺

         因此，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。

三、 KDF電化學(xué)金屬濾料去除硫化氫作用機(jī)理

        在應(yīng)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，KDF電化學(xué)金屬濾料過(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KDF電化學(xué)金屬濾料介質(zhì)反沖洗時(shí)去除，化學(xué)反應(yīng)式如下：

Cu/Zn + H₂S → Cu/Zn + CuS + H₂

2H₂ +0₂ →2H₂0

四、KDF電化學(xué)金屬濾料減少懸浮固體作用機(jī)理 

        KDF電化學(xué)金屬濾料處理介質(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KDF電化學(xué)金屬濾料過(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，F(xiàn)eO與KDF電化學(xué)金屬濾料接觸，也可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)，F(xiàn)eO最終形成Fe₂O₃固體沉淀在KDF電化學(xué)金屬濾料表面，可用反沖洗方法將它們?nèi)コ瘜W(xué)反應(yīng)式如下：

Zn + FeO ＝ ZnO + Fe

4Fe + 3O₂＝2Fe₂O₃

  五、KDF電化學(xué)金屬濾料減少礦物質(zhì)結(jié)垢作用機(jī)理  

        KDF電化學(xué)金屬濾料處理介質(zhì)對(duì)碳酸鈣垢的作用有以下兩個(gè)方面。

        一方面，根據(jù)pH、二氧化碳濃度和碳酸鈣溶解度之間的關(guān)系，當(dāng)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。KDF電化學(xué)金屬濾料通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)也使水的PH值升高，降低碳酸鈣的溶解度，結(jié)果使碳酸鈣垢容易析出。

        另一方面，由于KDF電化學(xué)金屬濾料處理介質(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(zhǎng)機(jī)理，使水中的碳酸鈣垢以文石的結(jié)晶形態(tài)產(chǎn)生沉淀，在容器的器壁上形成軟垢，而不是結(jié)晶為方解石型的硬垢。曾有人研究過(guò)水中雜質(zhì)存在對(duì)方解石結(jié)晶生長(zhǎng)的影響，研究發(fā)現(xiàn)，即使鋅離子的濃度很低時(shí)，也能阻止方解石結(jié)晶的形成。

        通過(guò)試驗(yàn)可以進(jìn)一步證明，KDF電化學(xué)金屬濾料處理介質(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(jié)晶。采用掃描電子顯微鏡和X射線衍射進(jìn)行結(jié)晶學(xué)研究證明，未經(jīng)KDF電化學(xué)金屬濾料處理的水中產(chǎn)生的硬垢是一些相對(duì)大的、具有規(guī)則形態(tài)的針狀鈣鹽和鎂鹽的結(jié)晶，這些鹽類質(zhì)地堅(jiān)硬、溶解度低、具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是玻璃石灰石垢，經(jīng)過(guò)KDF電化學(xué)金屬濾料處理介質(zhì)的水中結(jié)成的垢，從根本上改變了碳酸鈣（鎂）結(jié)晶的形態(tài)，垢形相對(duì)變小，外觀平坦呈圓形、顆粒形和棒形，都是由不堅(jiān)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。 

六、KDF電化學(xué)金屬濾料抑制微生物繁殖作用機(jī)理 

         KDF電化學(xué)金屬濾料處理介質(zhì)不是通過(guò)一種機(jī)理、而是幾種機(jī)理控制微生物的生長(zhǎng)繁殖，通過(guò)每一種的單獨(dú)作用或協(xié)同作用來(lái)達(dá)到抑制微生物的作用。主要機(jī)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，KDF電化學(xué)金屬濾料處理介質(zhì)作為反滲透膜的預(yù)處理手段時(shí)，能夠抑制細(xì)菌、藻類等微生物的繁殖，從而防止了微生物對(duì)膜的破壞。

         1、氧化還原電位的變化

         水通過(guò)KDF電化學(xué)金屬濾料處理介質(zhì)時(shí)，其氧化還原電位從＋200mV變化到－500mV，在一般情況下，各種類型的微生物只能在特定的氧化還原電位下生長(zhǎng)，電位的大幅度變化，能破壞細(xì)菌的細(xì)胞，從而控制了微生物的生長(zhǎng)。但是，水的氧化還原電位變化很小，用KDF電化學(xué)金屬濾料控制細(xì)菌，必須使細(xì)菌與KDF電化學(xué)金屬濾料直接接觸，KDF電化學(xué)金屬濾料對(duì)細(xì)菌的抑制作用主要發(fā)生于KDF電化學(xué)金屬濾料與水接觸面上，所以僅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KDF電化學(xué)金屬濾料將二價(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(duì)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(yīng)活性，對(duì)微生物的抑制效果比較明顯，在流出水中的殘余效應(yīng)比較小。

         3、離子對(duì)微生物的控制

         KDF電化學(xué)金屬濾料處理介質(zhì)中釋放出來(lái)的鋅對(duì)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(jī)體的正常生長(zhǎng)，達(dá)到抑制微生物繁殖的目的.另外，KDF電化學(xué)金屬濾料介質(zhì)通過(guò)阻止葉綠素合成而控制藻類生長(zhǎng)，鋅離子的存在從本質(zhì)上降低了有機(jī)體從光合作用生產(chǎn)食物的能力，這將顯著影響細(xì)菌的生長(zhǎng)。

         可見(jiàn)，使用KDF多金屬濾料介質(zhì)進(jìn)行水處理是一種簡(jiǎn)單、低耗的方法，可與微濾、超濾、納濾、反滲透膜、離子交換樹(shù)指、顆?；钚蕴嫉确椒?lián)用，保護(hù)這些昂貴的水處理組件不受氯、微生物、礦物質(zhì)結(jié)垢的影響，在提高水處理安全性的前提下提高系統(tǒng)的使用壽命，減少系統(tǒng)維護(hù)，降低系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。
 

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