凯得菲KDF）滤料在水处理中的应用

摘 要：介绍高纯铜锌合金凯得菲KDF的特性，在水处理行业的可应用范围及前景。
关键词：高纯铜锌合金、凯得菲KDF、电化反应、重金属、余氯、阻垢、水处理。

一、 凯得菲KDF的作用及作用机理：

凯得菲KDF是高纯度的铜/锌合金颗粒；它通过微电化学氧化—还原反应（Redox）进行水处理工作，在与水接触时，合金中的两种金属在亚微观尺度上构成无数微小的原电池系统，这种材料在水中具有强大的反应能力和极快的反应速度，可以清除水中高达99％的氯和水中溶解的铅、汞、镍、铬等金属离子和化合物。对抑制细菌、真菌、污垢、水藻的滋生效果卓著。被用于预处理，主处理与废水处理设备。凯得菲KDF完善或取代现有技术，可大辐度延长了系统寿命，减少重金属、微生物、污垢，降低总费用，减少系统维护。
（1）去除强氧化剂（余氯）
凯得菲KDF具有强大的还原能力，能去除水中的各种强氧化剂，对余氯特别有效。凯得菲KDF是由铜、锌二种不同的金属组成的，与水接触时，合金中电位正的铜成为阴极，而电位负的锌是阳极，构成原电池。锌阳极在反应中失去了电子，生成锌离子进入溶液，铜阴极上发生游离氯的还原反应，水和余氯成为最后的电子接受者，

反应式如下：

Zn+Cl2=Zn2++2Cl-
Cl2+H2O=HClO+HCl
Zn+2H++ClO-= Zn2++Cl- +H2O
Zn+H++ HClO= Zn2++Cl- +H2O

水中其他的氧化剂，如臭氧、溴、碘等与凯得菲KDF接触后也能发生类似的氧化还原反应。

（2）去除重金属
凯得菲KDF处理介质可以去除水中的多种金属离子，如铅、汞、铜、镍、鎘、砷、锑、铝和其他许多可溶性重金属离子，它们的去除是通过置换反应和物理和化学吸附反应来完成的。
凯得菲KDF去除重金属离子的机理如下：金属离子与凯得菲KDF中的锌发生置换反应，生成的金属吸附在凯得菲KDF表面，或进入凯得菲KDF晶格中，从而使有毒重金属污染物结合在凯得菲KDF上。例如，水中溶解的铅离子还原成不溶性的铅原子，并吸附于凯得菲KDF介质的表面；汞离子与凯得菲KDF也发生类似的反应，X射线衍射研究发现汞的去除是形成了铜—汞合金。
凯得菲KDF处理重金属离子的化学反应式如下：
Zn/Cu/Zn+Pb2+→Zn/Cu/Pb+Zn2+ Zn/Cu/Zn+Hg2+ → Zn/Cu/Hg + Zn2+

金属离子在水的pH升高时水解形成金属氢氧化物沉淀，也能去除金属离子。

（3）去除硫化氢
在应用膜法进行水处理时，如果选用地下水作水源，水中可能存在硫化氢，硫化氢如被氧化成硫磺就会污染滤膜表面，凯得菲KDF过滤介质有去除硫化氢的功能，生成的硫化锌不溶于水，可在凯得菲KDF介质反冲洗时去除，化学反应式如下：

Cu/Zn + H2S → Cu + ZnS(沉淀) + H2
2H2+O2 → 2H2O

（4）减少悬浮固体
凯得菲KDF处理介质的颗粒平均尺寸大约为60目，最小的颗粒约110目，也能起到物理过滤去除悬浮物质的作用，通常凯得菲KDF过滤介质能够有效地去除直径小至50μm的颗粒。

（5）减少矿物结垢

凯得菲KDF处理介质对碳酸钙垢的作用有二个方面。
一方面，根据pH、二氧化碳浓度和碳酸钙溶解度之间的关系，当二氧化碳从溶液中除去时，pH值升高，因而使碳酸钙的溶解度降低；凯得菲KDF通过电化学反应也使水的pH值升高，降低碳酸钙的溶解度，结果使碳酸钙垢容易析出。
另一方面，由于凯得菲KDF处理介质中锌离子的溶出，水中的锌离子含量有所增加，水中锌离子的存在能改变垢的晶体生长机理，使水中的碳酸钙垢以文石的结晶形态产生沉淀，在容器的器壁上形成软垢，而不是