生活電器
凈水器方案開發(fā)
凈水器也稱凈水機(jī)，凈水器的功能就是過濾水中的漂浮物，重金屬、細(xì)菌、病毒等都去除掉，從而保證出水是安全的。早期的凈水機(jī)是英國所發(fā)明，只是政府使用的大型公共衛(wèi)生凈水系統(tǒng)，隨著科技的進(jìn)步，凈水器越來越小型化，開始進(jìn)入家庭使用。
家用凈水器作為新時(shí)代符合人們飲水要求的一種凈水機(jī)器，其凈水技術(shù)的發(fā)展直接關(guān)系到家用凈水器的使用性能以及安全，提高飲水器的凈水技術(shù)，可以有效地推動(dòng)飲水器企業(yè)的發(fā)展，同時(shí)，能夠?yàn)槿藗兊娘嬘盟】堤峁┮欢ǖ陌踩Ｕ?，鑒于目前我國人民對飲用水質(zhì)量安全的高要求，我們可以發(fā)現(xiàn)，家用飲水器的未來發(fā)展還是有一個(gè)相當(dāng)好的前景的。
一、凈水器技術(shù)原理分類
凈水器產(chǎn)品種類泛多，主要有直飲水機(jī)、純水機(jī)、軟水機(jī)、廚房凈水器、R0機(jī)、電解凈水器、管線直飲水機(jī)、龍頭凈水器、DIY凈水器、雙筒雙凈超濾機(jī)、廚飲凈水器。按水質(zhì)處理方式分為10類。
1、軟化法，是指將水中硬度(主要指水中鈣、鎂離子)去除或降低一定的程度。水在軟化過程中，只是軟化水質(zhì)，而不能改善水質(zhì)。
2、蒸餾法，是指將水煮沸，然后收集蒸汽，使之冷卻和凝結(jié)成液體。蒸餾水是極安全的飲用水，但有一些問題要進(jìn)一步探討。由于蒸餾水不含礦物質(zhì)，這成為反對者提出人的壽命容易老化的理由。另外利用蒸餾法成本較高，耗費(fèi)能源，不能去除水中揮發(fā)性物質(zhì)。
3、煮沸法，是指自來水煮沸后飲用，這是一種古老的方法，在國內(nèi)普遍地應(yīng)用。水煮沸可殺死細(xì)菌，但一些化學(xué)物質(zhì)和重金屬不能去除，即使其含量極低，所以飲用仍是不安全的。
4、磁化法，是指利用磁場效應(yīng)處理水，稱為水的磁化處理。磁化處理的過程就是水在垂直于磁力線的方向通過磁鐵后，即完成磁化處理的過程。中國對水的磁化處理仍是處于實(shí)踐和研究的初級(jí)階段。
5、礦化法，是指在凈化的基礎(chǔ)上再向水中增添對人體有益的礦物元素(如鈣、鋅、鍶等元素)。市售凈水器一般通過在凈水器中添加麥飯石來達(dá)到礦化的目的。
6、臭氧、紫外線殺菌法，這些方面都只能殺菌，去除不掉水中的重金屬和化學(xué)物質(zhì)，經(jīng)殺死的細(xì)菌尸體仍殘留在水中，而成為熱原。
7、活性碳吸附法。可分為以下三種形態(tài)：一、顆?；钚蕴枯^為常用，多用本質(zhì)、煤質(zhì)、果殼(核)等含碳物質(zhì)通過化學(xué)法或物理活化法制成。它有非常多的微孔和比表面積，因而具有很強(qiáng)的吸附能力，能有效地吸附水中的有機(jī)污染物。此外在活化過程中，活性碳表面的非結(jié)晶部位形成一些含氧官能團(tuán)，這些基團(tuán)使活性碳具有化學(xué)吸附和催化氧化、還原性能，能有效去除水中一些金屬離子。二、滲銀活性碳將活性炭和銀結(jié)合在一起，不僅對水中有機(jī)污染物有吸附作用，還具有殺菌作用，而且在活性炭內(nèi)不會(huì)滋長細(xì)菌，解決了凈水器出水有時(shí)出現(xiàn)亞硝酸鹽含凈水器量高的問題。當(dāng)水通過滲銀活性碳時(shí)，銀離子就會(huì)慢慢釋放出來，起到消毒殺菌作用。由于活性炭對除去水中色、溴、氯、鐵、砷、汞，氰化物、酚等具有較好效果，除菌效果90％以上，因此被應(yīng)用小型凈水器中。三、纖維活性炭有機(jī)炭纖維經(jīng)活化處理后形成的一種新型吸附材料，具有發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)，巨大的比表面積，以及眾多的官能團(tuán)。國外在采用纖維活性炭進(jìn)行溶劑回收，氣體凈化等方面已取得了顯著的成就；在水處理應(yīng)用方面也做了大量的研究工作。
8、R0逆滲透膜法。R0逆滲透是一種通過國際流行的反滲透等辦法，對原水進(jìn)行過濾處理(物理法)后不添加任何化合物而生產(chǎn)出可供人類直接飲用的純凈水機(jī)器(也稱為終端凈水設(shè)備)。施加壓力令其通過孔徑大小為萬分之一微米的RO(反滲透，英文Revers e Osmosi s)膜，最后通過材質(zhì)為果殼(椰殼)的載銀活性碳(又名小T33)調(diào)節(jié)水的酸堿度(使制出的純凈水口感變得甘甜醇美)而生產(chǎn)出純凈水。逆滲透技術(shù)：逆滲透原文是REVERSE OSMO—SIS，它是美國太空總署集合多國科學(xué)家，在政府支持下，花費(fèi)數(shù)十億美元，經(jīng)過多年研究而成。逆滲透的原理是在原水一方施加比自然滲透壓力更大的壓力，使水分子由濃度高的一方逆滲透到濃度低的一方。由于的孔徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于病例毒和細(xì)菌的幾百倍乃至上千倍以上，故各種病毒、細(xì)菌、重金屬、固體可溶物、污染有機(jī)物、鈣鎂離子等根本無法通過逆滲透膜，從而達(dá)到水質(zhì)軟化凈化的目的。
9、微過濾及超過濾法。微過濾法是用纖維素或高分子材料制成的微孔濾膜，利用其均一孔徑來截留水中的微粒、細(xì)菌、膠體等，使其不通過濾膜而被去除。這種微孔膜過濾技術(shù)又稱粒密過濾技術(shù)，能夠過濾微米或納米級(jí)的微粒和細(xì)菌。超過濾和微過濾都屬于膜分離技術(shù)，兩者之間不存在明顯的界限，超過濾的工作壓力一般以0．3兆帕左右，可去除水中大分子物質(zhì)、細(xì)菌、病毒等，但通量較低。
10、復(fù)合法。當(dāng)一種工藝難以去除水中有害物質(zhì)時(shí)，采用二種或兩種以上的工藝即為復(fù)合型。如活性炭吸附、紫外線殺菌、活性炭吸附反滲透、活性炭吸附微過濾(超過濾)、聚丙烯超細(xì)纖維、活性炭、微過濾(超過濾)等在復(fù)合型凈水器中，膜技術(shù)復(fù)合凈水器凈水性能優(yōu)良，特別在去除微生物(細(xì)菌、藻類等)方面有比較顯著的效果，其中一些品質(zhì)優(yōu)良的凈水器出水可以直接生飲，得到了廣大消費(fèi)者的歡迎，已成為凈水器當(dāng)前發(fā)展的熱點(diǎn)。
二、家用凈水器方案的關(guān)鍵技術(shù)
凈水器的技術(shù)核心為濾芯裝置中的過濾膜，目前主要技術(shù)來源于超濾膜、RO反滲透膜、納濾膜三種。對家用凈水器的研究與開發(fā)始于六十年代?，F(xiàn)在對家用飲水凈水器的研究主要是除有機(jī)物與無機(jī)污染物和除菌。家用凈水器按照其設(shè)計(jì)規(guī)范主要是以城市自來水為處理水源的，但在國內(nèi)部分地區(qū)，特別是北方城市也有以城市地下水為處理水源。但從技術(shù)角度而言，目前家用凈水企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品基本是以城市自來水為處理水源，并以此來確定產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)方向。其凈水關(guān)鍵技術(shù)主要圍繞以下幾方面來展開：
按照國家適用標(biāo)準(zhǔn)的要求，生產(chǎn)企業(yè)主要遵照兩個(gè)文件標(biāo)準(zhǔn)，分別為GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和《生活飲用水水質(zhì)處理器衛(wèi)生安全與功能評(píng)價(jià)規(guī)范》。家用凈水器的另外一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)正在制定當(dāng)中，目前真正對行業(yè)起到監(jiān)督規(guī)范作用的為衛(wèi)生部的安全規(guī)范文件，所有凈水企業(yè)均按照此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)制造，符合安全規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)并取得衛(wèi)生許可批件的產(chǎn)品即為合格產(chǎn)品，允許上市流通。
在適用水源和衛(wèi)生規(guī)范允許范圍內(nèi)生產(chǎn)的凈水產(chǎn)品，其關(guān)鍵技術(shù)主要圍繞三方面展開，分別為：
1、一般水處理技術(shù)。
包括機(jī)械過濾、吸附、消毒、軟化、電解、超濾、納濾、反滲透精濾等。
2、凈水組合技術(shù)。
以不同水質(zhì)處理目的而形成的組合凈水技術(shù)，包括：水質(zhì)調(diào)節(jié)、純凈處理、凈化處理、分質(zhì)凈化、水質(zhì)軟化等，并將多項(xiàng)技術(shù)根據(jù)目的的不同進(jìn)行整合。
3、多重凈水功能配置技術(shù)。
以水質(zhì)凈化為核心的多功能配置技術(shù)，包含：冷熱直飲機(jī)、無管線凈飲機(jī)、飲水臺(tái)、開水器等。其中，直飲機(jī)的發(fā)展較快，但從使用的便捷性上來講，直飲機(jī)需要安裝管線，成為制約其發(fā)展的一個(gè)瓶頸，經(jīng)過產(chǎn)品改良，企業(yè)新研制推出了無管線凈飲機(jī)，實(shí)現(xiàn)了直飲機(jī)的功能但免卻了安裝環(huán)節(jié)，推向市場后取得了明顯的銷售業(yè)績。
三、凈水器關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展趨勢
1、反滲透技術(shù)將成為主流凈水技術(shù)，其技術(shù)發(fā)展趨勢如下。
1）超低壓技術(shù)將是安全、高效的技術(shù)發(fā)展方向。目前傳統(tǒng)反滲透產(chǎn)品在使用時(shí)需配備壓力罐，在使用過程中容易成為細(xì)菌滋生點(diǎn)。如果超低壓技術(shù)的廣泛實(shí)現(xiàn)，將取消壓力罐，實(shí)現(xiàn)RO膜出水的直接飲用，去除中間存在的可能二次污染的環(huán)節(jié)。但是目前超低壓技術(shù)在整個(gè)世界范圍內(nèi)來講也是在不斷發(fā)展中，國內(nèi)膜企業(yè)的一些超低壓技術(shù)依然存在不穩(wěn)定狀態(tài)，技術(shù)不成熟。而國外一些大型膜企業(yè)對于超低壓膜技術(shù)也在開發(fā)進(jìn)程中。所以說，這是反滲透技術(shù)的一個(gè)極具空間的發(fā)展方向。
2）抗污染膜是技術(shù)提升、降低用戶使用成本的關(guān)鍵所在。現(xiàn)在市場上反滲透膜的抗污染能力依然欠缺，特別是北方地區(qū)水質(zhì)硬度高，對膜的損傷程度更大?，F(xiàn)在企業(yè)設(shè)計(jì)的RO膜使用壽命為3～5年，但是在實(shí)際應(yīng)用上的期限則為1～2年。這樣也無形當(dāng)中增加了用戶的使用成本，所以抗污染的RO膜是企業(yè)未來研發(fā)的方向之一。
3）碳納米管技術(shù)是一種新型的去離子技術(shù)，是美國斯坦福大學(xué)新近研發(fā)成功的新技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可以有效的替代目前所使用的反滲透技術(shù)，不僅具有低成本特點(diǎn)，同時(shí)在去離子的同時(shí)也能夠保持水中對人體有益的微量元素，有可能在家用凈水領(lǐng)域得到大范圍應(yīng)用。
2、時(shí)尚精致的水質(zhì)調(diào)節(jié)技術(shù)產(chǎn)品將逐步普及。
目前國內(nèi)家用水處理行業(yè)還處于初步階段，隨著飲用水新國標(biāo)頒布后，目前全國各地特別是大中型城市的自來水工廠都在進(jìn)行改造，這意味著在不遠(yuǎn)的將來，城市供水基本上要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。那么對凈水產(chǎn)品來講，則在去除細(xì)菌、重金屬污染等研發(fā)和推廣方面多有調(diào)整，其技術(shù)發(fā)展趨勢有：
1）功能簡單、分類使用（龍頭、水壺、桌上型）；國外凈水產(chǎn)品和國內(nèi)有著明顯的區(qū)別，例如歐洲地區(qū)，特別是德國，基本使用凈水壺，飛利浦的水龍頭凈水器、日本松下、三菱生產(chǎn)的桌上小型凈水器等也非常流行，之所以這些產(chǎn)品高度普及，是因?yàn)槠渥詠硭|(zhì)基本可以達(dá)到生飲標(biāo)準(zhǔn)，所以用戶對凈水產(chǎn)品的功能需求與國內(nèi)完全不同。歐美凈水市場的今天就是我國凈水行業(yè)的明天。
2）和冷熱功能結(jié)合的桌上飲用裝置；這類產(chǎn)品目前在韓國及臺(tái)灣地區(qū)非常流行，該類產(chǎn)品具有凈化和冷熱雙重功能。而在歐洲地區(qū)該類產(chǎn)品制作的更為精良、迷你，能夠放在桌上直接飲用。
3）便攜式的旅行凈水裝備。快捷方便的便攜式小型凈水器將擁有越來越寬廣的市場。
4）濾料品質(zhì)技術(shù)不斷提升。新型凈水器將采用更為優(yōu)質(zhì)的活性炭、多功能離子交換樹脂和超低壓精密超濾膜等。
3、家庭中央分質(zhì)凈水將擁有更多的市場機(jī)遇，主要針對兩大類產(chǎn)品。
1）以超濾技術(shù)為核心的大通量家庭分質(zhì)凈水技術(shù)。這類技術(shù)適用于南方地區(qū)，正如現(xiàn)在使用的家用中央空調(diào)一樣。該類產(chǎn)品雖然目前市場份額不大，但是也是今后的一個(gè)發(fā)展趨勢。
2）離子交換配合超濾技術(shù)為核心的軟化分質(zhì)凈水技術(shù)。這類技術(shù)目前在美國或者水質(zhì)硬度較高的國家及地區(qū)應(yīng)用較多，在我國北方及石灰?guī)r地區(qū)也非常適用。
4、廚電化整合或許是下一步的凈水器技術(shù)升級(jí)。
1）隨著廚電產(chǎn)品向集成化的發(fā)展，家用凈水產(chǎn)品將來和廚電產(chǎn)品的結(jié)合度會(huì)越來越高，特別表現(xiàn)為櫥柜嵌入式凈水裝置。2012年上海家電博覽會(huì)上已經(jīng)出現(xiàn)了相關(guān)配套銷售的產(chǎn)品樣品。
2）具有冷熱飲用功能的凈化直飲機(jī)將開始采取櫥柜嵌入式設(shè)計(jì)，包括水路及控制電路、出水龍頭將集成化設(shè)計(jì)，這也是一種新的發(fā)展模式。
5、電解凈水將擁有較好的市場前景。
電解凈水器是目前在國內(nèi)存在爭議的一種產(chǎn)品，但該產(chǎn)品在日本、韓國、美國的應(yīng)用已經(jīng)十分普遍，這也是國內(nèi)凈水企業(yè)在下一步發(fā)展中可以借鑒和參考的發(fā)展趨勢之一。
1）和超濾技術(shù)有效結(jié)合的設(shè)計(jì)精巧、智能化程度高的家庭電解水裝置將成為健康養(yǎng)生的選擇。
2）電解凈水器產(chǎn)品在國內(nèi)生產(chǎn)所采用的電解槽、離子交換膜等均采用進(jìn)口元件進(jìn)行組裝，優(yōu)質(zhì)電解槽、離子交換膜將成為整機(jī)品質(zhì)的重要保障。
四、凈水器濾芯更換周期建議
不同濾芯的更換頻次和時(shí)間是不同的，因此首先要弄清楚自家購買的凈水器屬于什么濾芯，另外還可以參考說明書里面的廠家建議更換濾芯的時(shí)間。
1、PPC復(fù)合濾芯
PPC復(fù)合濾芯一般建議更換時(shí)間是3-6個(gè)月左右，具體還需要根據(jù)用戶家里的水質(zhì)情況來決定，最長不超過1年時(shí)間，一般是根據(jù)凈水器機(jī)器上面的提示來進(jìn)行更換，如果凈水器上面的PPC復(fù)合濾芯有紅色滴滴提示，說明需要更換凈水器的PPC濾芯了，一般分為1級(jí)和2級(jí)這兩個(gè)濾芯，需要在半年左右更換一次。
2、CPP復(fù)合濾芯
CPP復(fù)合濾芯一般使用時(shí)間是6個(gè)月左右，就需要更換一次，一般使用時(shí)間會(huì)比PPC復(fù)合濾芯時(shí)間略微長一點(diǎn)，但是也不會(huì)長太久，建議根據(jù)凈水器機(jī)器上面的提示來進(jìn)行更換，如果提示需要更換，那就及時(shí)更換吧！
3、RO膜濾芯
RO膜濾芯是最后一個(gè)三級(jí)濾芯，這個(gè)濾芯可以過濾細(xì)小的物質(zhì)，一般使用時(shí)間較長，大概時(shí)間在2-3年左右，具體更換時(shí)間還需要根據(jù)使用頻次以及水質(zhì)來決定，當(dāng)凈水器機(jī)器上面的RO濾芯燈已經(jīng)亮紅色了提示更換了，再進(jìn)行更換即可。
4、以下是網(wǎng)友根據(jù)自各自使用經(jīng)驗(yàn)分享的更換濾芯周期。
觀點(diǎn)一：正常3-6個(gè)月?lián)Q，如果是陶瓷濾芯，換下來及時(shí)用刨刀刨一層，還可以繼續(xù)使用。
觀點(diǎn)二：這種東西自己擰開來換一下就行了，我都是自己換的。3M搞的是復(fù)合濾芯，使用成本高。不如多級(jí)濾芯。我家的前二級(jí)都裝了pp棉，這樣可以1年同時(shí)換二根。后幾級(jí)用個(gè)3-5年都不用換。實(shí)在水量變小再換好了。
觀點(diǎn)三：需要6個(gè)月更換的是PP棉，這個(gè)其實(shí)是最便宜的一種，10多塊錢而已。后面貴的濾芯可以用很多年。但一些品牌把他們都整合在一起，逼著你們同時(shí)更換。只要廚房有容納的空間，使用多級(jí)濾芯是效果最好，成本最低的方法。
五、家用凈水器方案的總結(jié)
經(jīng)過國內(nèi)家用凈水行業(yè)近2 0年的發(fā)展，家用凈水技術(shù)得到了較大的發(fā)展，尤其是各類零部件的配套已在國內(nèi)逐步建立起來，但核心技術(shù)的發(fā)展仍存在較大的發(fā)展空間。如國產(chǎn)活性炭的綜合性能不穩(wěn)定；超濾技術(shù)良莠不齊，在親水性和一致性方面較落后；RO膜核心技術(shù)欠缺，超低壓技術(shù)的研發(fā)能力薄弱；其他諸如碳納米管、電解還原等方面的研究尚未起步，這一切還將有賴于廣大的家用凈水產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的不斷努力。
國家已將飲水安全保障技術(shù)納入十二五的發(fā)展規(guī)劃，期待著國家相關(guān)科研院所及有實(shí)力的凈水企業(yè)加大對凈水核心技術(shù)的研究及對產(chǎn)業(yè)化的重視和投入，為凈水行業(yè)的健康發(fā)展提供有力保障。
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