什么是KDF？

20世纪60年代中期，唐·赫斯克特(DON HESKETT)作为莫顿盐业公司的顾问，推动了新型活性炭过滤技术的发展。1972年，DON和BILL STEGER开发了非电子软水机的原始样机，应用于水处理行业。这两个发展都是创新的，领先于时代的。美国进口KDF 1984，唐有新发现。在一次性使用水泥作为碳胶过滤器时，DON偶然发现铜锌合金对氯的作用可以很大。凌晨4点，他用黄铜圆珠笔搅拌了一些化学物质，里面含有氯。当他注意到代表氯存在的红色逐渐消失时，他产生了极大的好奇心。第二天，他用不同的化学物质和各种铜锌合金做实验，直到他偶然发现的实验现象反复出现。他发现的电化学氧化还原过程被称为“氧化还原”，其中氯被还原。DON不仅发现了去除水中氯的新反应，也开启了水处理的新时代。DON发明的新方法，即金属去除水中的重金属和氯，与传统的离子交换去除水中金属的思路背道而驰。他很快就把他的发明产业化了，三年后他在这个领域获得了很多专利。他还授权美国锌公司生产KDF加工介质。通过他的游说，面对面的交流，以及众多成功的水处理实例，水处理行业逐渐认识到他的“发明”的重要性和实用性。通过媒体广告和营销，开拓了许多新的应用领域，产品销量也稳步增长，业务也逐渐扩大。1991年，美国环境保护署(USEPA)关闭了KDF液体处理公司——直到唐·赫德克特(DON HEDKETT)向USEPA证实活性炭过滤设备中使用的KDF具有明显的抗菌效果，USEPA才将流行的KDF处理介质指定为“微生物抑制装置”。1992年，KDF85和KDF55治疗介质通过了美国国家卫生基金会(NSF)认证，符合饮用水61标准。1997，10年后，KDF液体处理公司成为美国水质联盟的成员，美国水质协会(WQA)将KDF水处理介质列入其团队和住宅水处理词汇表。同年，KDF55处理介质通过了美国国家标准化组织(ANSI)和NSF的42项饮用水标准。1.适用范围本指南适用于经过氯处理的市政自来水。包括住宅(住宅)、商业、学校、公用事业、轻工业、建筑工地和工厂等。在使用自来水的情况下，水流在3-324加仑/分钟(11-1226升/分钟)的范围内。(其他KDF治疗介质和用户手册可根据要求提供)2。KDF55治疗介质是什么？KDF水处理介质是一种独特、新颖、环保的水处理介质。是目前理想的水处理方法。KDF55的处理介质为高纯度铜/锌合金，通过电化学氧化还原(电子转移)反应，可有效降低或去除水中的氯和重金属，抑制水中微生物的生长繁殖。KDF55处理介质符合美国环境保护署(EPA)、美国联邦药品管理局(FDA)、美国水质协会(WQA)和美国国家健康基金会(NSF)关于饮用水中最大锌和铜含量的标准要求。例如，KDF处理介质可以去除水中浓度为10ppm的氯，但仍能满足EPA对饮用水中最高允许锌含量的要求。3.3的功能和机理。KDF55处理介质KDF处理水的原理是利用氧化还原反应，KDF与水中的氧化性有害物质交换电子，将许多有害物质变成无害物质。3.1使用寿命长，可重复使用(详见4、5类)。3.2减少矿物结垢KDF处理介质对碳酸钙结垢的影响有两个方面。一方面，根据pH、二氧化碳浓度和碳酸钙溶解度之间的关系，当从溶液中除去二氧化碳时，pH值升高，从而降低碳酸钙的溶解度；KDF55还通过电化学反应提高水的pH值，降低碳酸钙的溶解度，导致碳酸钙垢容易沉淀。另一方面，由于锌离子在KDF处理介质中的溶解，增加了水中锌离子的含量，水中锌离子的存在可以改变水垢的晶体生长机制，使水中碳酸钙水垢以文石晶体形式析出，在容器壁上形成软水垢，而不是结晶成方解石型硬水垢。有人研究了水中杂质对方解石晶体生长的影响，发现即使锌离子浓度很低，也能阻止方解石晶体的形成。通过实验可以进一步证明，KDF处理介质可以阻止矿物硬垢的形成和积累，主要是阻止方解石碳酸钙的结晶。通过扫描电镜和X射线衍射的晶体学研究表明，在未经KDF处理的水中产生的硬垢是一些较大且规则的针状钙盐和镁盐的晶体，质地坚硬，溶解度低，具有网状结构，是玻璃石灰石垢。在KDF处理的介质的水中形成的水垢从根本上改变了碳酸钙(镁)的晶体形式。鳞片形状比较小，外观有扁圆形、颗粒状、棒状，都是由软粉末成分组成。这些成分不会附着在金属、塑料或陶瓷的表面，并且可以通过物理过滤很容易地去除。3.3降低悬浮固体KDF55处理介质的平均粒径约为60目，最小粒径约为115目，也能起到物理过滤去除悬浮物的作用。一般来说，KDF55过滤介质可以有效地去除直径小至50μm的颗粒。当钢铁制成的水管被腐蚀时，铁氧化形成FeO胶体。当FeO与KDF接触时，也会发生氧化还原反应。FeO最终形成Fe2O3固体沉淀在KDF表面，可通过反冲洗去除。化学反应式如下:2cu+FeO Cu2O+Fe3Fe+3O2Fe2O3 3.4去除氧化剂(余氯)KDF55可以去除水中的氧化剂，比如余氯。这种效应是通过电化学氧化还原反应实现的。发生氧化还原反应是因为KDF55由两种不同的金属组成。当它与水接触时，合金中带正电位的铜成为阴极，而带负电位的锌是阳极。阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应。锌阳极在反应中失去电子，锌离子作为牺牲品进入溶液，游离氯的还原反应在铜阴极上发生，金属铜不溶解。水和余氯成为最后的电子受体，同时生成氢离子、氢氧根离子和氯离子。总反应式如下:Zn+hocl+H2O+2e-Zn2 ++ Cl-+h++ 2OH-水中其他氧化剂，如臭氧。3.5对微生物繁殖的抑制美国环保局将KDF55处理介质视为微生物抑制剂，说明该处理介质可以抑制微生物繁殖，但不能完全杀灭微生物种群。KDF55处理培养基不是通过一种机制，而是通过几种机制控制微生物的生长和繁殖，通过各自的单独作用或协同作用达到抑制微生物的效果。主要机理包括:氧化还原电位的变化，氢氧根离子和过氧化氢的形成，以及锌在介质中的溶解。一般情况下，KDF55处理介质作为反渗透膜的预处理手段时，可以抑制细菌、藻类等微生物的繁殖，从而防止微生物对膜的破坏。3.5.1氧化还原电位的变化当水通过KDF55处理介质时，其氧化还原电位从+200mV变化到-500 mV。正常情况下，各种类型的微生物只能在特定的氧化还原电位下生长，电位的大变化可以破坏细菌细胞，从而控制微生物的生长。但是，水的氧化还原电位变化很小。要用KDF控制细菌，细菌必须与KDF直接接触。KDF对细菌的抑制作用主要发生在KDF-水界面，因此微生物不能完全被氧化还原电位的变化所控制。3.5.2氢氧根离子和过氧化氢美国印第安纳州南本德圣母大学在研究KDF处理介质降低水中铁离子浓度时，发现KDF将二价铁氧化为三价铁的过程中会产生氢氧根离子和过氧化氢，可以抑制那些在低氧化电位下可以存活但对氢氧根离子和过氧化氢敏感的微生物，但氢氧根离子和过氧化氢的寿命较短，它们只在过滤时具有高反应性。3.5.3锌离子对微生物的控制KDF处理培养基中释放的锌对微生物有明显的控制作用，可以阻止酶的合成，从而影响生物的正常生长，达到抑制微生物繁殖的目的。此外，KDF55培养基通过阻止叶绿素合成来控制藻类的生长。锌离子的存在本质上降低了生物体通过光合作用生产食物的能力。细菌种群的食物和能量来源依赖于藻类群落，藻类的减少会显著影响细菌的生长。3.6去除重金属KDF处理介质可以去除水中的重金属离子，如铅、汞、铜、镍、镉、砷、锑、铝等多种可溶性重金属离子，它们的去除是通过电化学氧化还原反应和催化作用完成的。KDF55去除重金属离子的机理是:金属离子镀在KDF处理介质表面或进入KDF晶格，使有毒重金属污染物与KDF结合。例如，溶于水的铅离子被还原成不溶的铅原子，镀在KDF介质表面；x射线衍射研究表明，汞的去除形成了铜汞合金。KDF处理重金属离子的化学反应式如下:Zn/Cu/Zn+Pb(NO3)2Zn/Cu/Pb+Zn(NO3)2Zn/Cu/Zn+HGC L2 Zn/Cu/Hg+ZnCl 2金属离子在水的pH值升高时可以水解形成金属氢氧化物沉淀，也可以去除金属离子。3.7去除硫化氢当采用膜法水处理时，如果选用地下水作为水源，水中可能存在硫化氢。如果硫化氢被氧化成硫，会污染膜表面。KDF55过滤介质具有去除硫化氢的功能，生成的硫化铜不溶于水，反冲洗KDF55介质即可去除。化学反应式如下:Cu/Zn+H2S Cu/Zn+CUS+H2S H2+o2s H2O 4。KDF 55用法及使用寿命4.1使用反冲洗装置时，基于电化学氧化还原过程，大部分水中会形成少量氧化物，产生的钙/镁沉淀必须定期清除。选择知名厂家生产的3级循环后坐控制阀，采用大流量后坐装置，可以清除任何粘在KDF表面的污垢，后坐速度要达到正常使用的两倍。反洗时间10分钟，然后清洗漂洗3分钟。每周至少进行两次反冲洗，必要时可适当增加，但每次反冲洗时间不得超过10分钟。反洗速度受反洗水温、介质类型、介质粒径和密度的影响。KDF55处理介质的堆积密度为171磅/立方英尺(2.74克/立方厘米)。这样，高密度介质的反冲洗水流量需要39gpm/平方英尺(2.65cm/s)的回流率才能达到正常水流量的两倍。如果水温低，可以使用稍低的反冲速度。温度稍高的水以较高的流速反冲。如果由于泵和管道的尺寸限制，反冲洗水流量小于正常流量的2倍，则应使用两个KDF55反应床，每个床应达到正常流量的1.5倍。以此类推，当有足够多的KDF反应床时，也可以用正常的水流速度完成反冲洗。(计算省略)推荐操作条件(使用3级循环反冲洗控制阀)正常水流速(10”床深)15gpm/平方英尺(57升/分钟)反冲洗速率10分钟:两倍于正常水流速用于净化/冲洗3分钟；两倍正常水流速度:10 ~ 15%无底物，20%最小床深(6”)，10英尺pH范围:6.5~8.5饮用水总溶解固体流量> > 150ppm (mg/L)/min水温(水流量)。硅砂(SiO2)无疑是寿命最长的过滤介质，其次是KDF55。有两种情况会降低KDF55处理介质的使用寿命，每种情况都需要很长时间。第一是当水中余氯含量远大于锌的溶出量时，余氯浓度为0.55ppm的市政自来水通过KDF55只产生0.25ppm的锌，去除10ppm的氯后锌含量不会超标。二是KDF55的物理退化，如腐蚀、摩擦或消耗，但物理作用对KDF55的使用寿命影响不大。据保守估计，KDF55处理介质的使用寿命为10年。主要依据如下:* KDF 55经过6年的实际应用，耗氯量为1/3立方英尺，从氯的还原量计算，其使用寿命可达25年。*在实验室用含10ppm氯的水进行加速实验，使KDF55培养基完全消耗，KDF的预计寿命可达26.5年。* 1/3立方英尺KDF55培养基用含0.5~1.2ppm氯的200万加仑自来水处理两年，计算其使用寿命为23.4年。*一个五口之家(每人每天消耗50加仑水)每天使用250加仑自来水，含氯0.5ppm，通过1/3立方英尺的KDF55介质计算出理论寿命为24.4年。5.如何清洗被污染的KDF55培养基？被污染的KDF55培养基可以用盐酸清洗。注意在通风良好的地方使用盐酸，切记不要吸烟和明火，因为处理过程中产生的氢气具有爆炸性。清洗步骤包括:将浓盐酸溶于水中，配制成稀酸溶液，使pH值不低于2.5，将稀酸溶液倒入KDF介质床中，直至稀酸溶液浸透介质床，然后继续反洗约20分钟。当流出水的pH值与流入水的pH值相同时，进行反冲洗，直到清水流出。我公司强烈推荐使用Quick Brite公司生产的KDF55清洁剂。快速清洗KDF55培养基的方法。清洁工:1)将净水器的水放掉；2)加入足够强力的Quick Brite浸泡在KDF介质中(1加仑Quick Brite可以清洗1/3立方英尺KDF 55)；3)浸泡至少10分钟；4)搅拌溶液和介质；5)浸泡5分钟以上；6)将清洗剂排入下水道；7)用水反洗，冲洗干净，将冲洗水排入下水道；8)用淡水反复反洗、冲洗、排水，直至清水流出，pH值达到速食值。6.KDF55中号中号成分雾化高纯铜锌合金色泽金黄外观状态颗粒目数(美制目)10 ~ 100目粒度范围2.00~0.145mm堆积密度2.4 ~ 2.9 g/立方厘米(171 lb/立方英尺)浊度> > 20 NTU无味道。7.用KDF55处理介质预处理高纯水是一种简单低耗的方法。对于微滤、超滤、反渗透膜、离子交换树脂和颗粒活性炭，KDF介质可以保护这些昂贵而脆弱的水处理组件免受氯、微生物和结垢的影响。此外，KDF55培养基可以去除高达98%的重金属，如铅、镉、铈、银、氩、铝、硒、铜和汞。此外，水中的碳酸盐、硝酸盐和硫酸盐可以通过在KDF介质上发生的氧化还原反应而被还原。影响膜分离过程效率的主要问题是各种污染物在膜表面的沉积，造成膜表面孔的堵塞，这是不争的事实。与微滤、超滤、反渗透膜、离子交换树脂、颗粒活性炭相比，KDF55介质在提高水处理效率、持续保持高效方面更具优势，且消耗更低。8.从厨房水龙头到工业冷却水处理，KDF介质可用于水预处理和污水处理的许多方面。下面举几个例子:8.1国内研究成果北工大鲁对反渗透预处理系统的可行性研究证明(1)在实验条件下去除余氯的效果明显，出水完全可以满足反渗透预处理对余氯含量的要求。即使在过滤速度为96m/min的条件下，余氯的去除率仍在99%以上，对霉菌和酵母菌都有好处。此外，它还具有延迟杀菌的作用。(2) KDF对重金属离子有一定的去除效果。(3) KDF具有一定的阻垢作用。8.2国外应用(1)市政饮用水中余氯的去除KDF处理介质越来越多地被用于替代或与活性炭过滤器结合去除市政自来水中的余氯(高达99%)，其主要特点是使用寿命长。用KDF介质预处理可以延长颗粒活性炭的使用寿命，保护活性炭滤层(床)不受细菌污染。同时，KDF培养基可以去除铅等重金属，去除率高达98%。重金属污染越来越引起卫生部门的重视。(2)保护反渗透装置的反渗透膜不受氯腐蚀。KDF介质可以代替活性炭保护反渗透装置免受氯和细菌污染。活性炭过滤器也能有效去除余氯，但由于活性炭在高氯水中会很快饱和，运行时必须严格控制水中氯的浓度，活性炭滤床容易滋生细菌。KDF处理介质除氯率高，能抑制微生物繁殖，因此能为反渗透膜提供稳定、长期的保护。美国现代中西部门诊部实验室容量为355L/d的反渗透装置，配有KDF55滤料预处理设备，膜的使用寿命明显延长。实验室运行管理人员的报告显示，反渗透膜已经工作了八年，为美国病理学院提供了大量的试剂水，出水水质一直保持在一级水平。(3)抑制冷却水中细菌和藻类的繁殖，减少结垢。冷却塔和水冷式热交换器中的水经常被加热并暴露在空气中，从而成为细菌和藻类的绝佳滋生地(例如，从冷却塔中可获得军团菌(军团杆菌))。传统的化学方法是通过添加化学药剂来控制冷却塔内藻类和细菌的生长，费用昂贵，后续污水处理成本也高。KDF处理介质处理冷却水成本低，不使用对环境有害的化学物质，能有效控制藻类和细菌的生长。此外，经过KDF介质处理的水可以减少硬垢的形成。(4) KDF处理介质等净水系统KDF介质可以控制颗粒活性炭层或活性炭滤芯中细菌和藻类的繁殖。当活性炭与KDF处理介质一起使用时，活性炭去除有机杂质和余氯的能力增强。KDF处理介质也可以代替浸银活性炭。因为银是有毒金属，所以浸银的活性炭必须在美国环境保护署注册。KDF媒体不需要在美国环境保护署注册为有毒微生物抑制剂。KDF处理介质通过废金属回收(循环利用)系统实现自循环，成本远低于浸银活性炭。(5) KDF介质还能有效地保护昂贵的离子交换器免受氯和微生物的污染。注:* KDF55已获得中国卫生部卫生许可证:进口国为威字(1998) JS006 *制造公司为KDF流体处理有限公司*美国专利4642192，512274；5135654。专利发明人唐·赫斯克特(Don Heskett)目前主要有两款产品:KDF55，是一种50%铜和50%锌的合金；KDF85，这是一种85%铜和15%锌的合金。作为过滤介质，KDF有很多优点:使用寿命长；过滤能力可恢复100%；可以去除水中的余氯；能有效控制微生物的生长；防止硬水垢的堆积等。