成果來源：北京工業(yè)大學(xué)安全福教授研究團(tuán)隊

轉(zhuǎn)化作者：艷紅

隨著人們對飲水品質(zhì)要求的提高，家庭凈水設(shè)備成了居家必備之物。然而，市場上的凈水器五花八門，價位也從幾百到幾千元不等，這使人們在購買時往往難以抉擇。那么在選擇凈水器時我們應(yīng)該如何辨別優(yōu)劣？是不是價位越高就越好？要回答以上這些問題，就需要從凈水器的過濾膜說起。

凈水器是如何讓水變凈的？

凈水器就像一個魔法器，將普通的自來水放入后，就能變出口感清甜、不結(jié)垢的飲用水甚至是直飲水，水質(zhì)的這種變化在泡綠茶時感覺尤為明顯。那么，凈水器是如何讓水發(fā)生這一系列變化的？我們需要來看一下凈水的原理。市面上的家用凈水器通常采用膜分離技術(shù)，常用的有微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透（RO）等。這四者分離原理基本相同，都是在壓差推動力作用下進(jìn)行的篩孔分離過程。即在一定的壓力作用下，當(dāng)同時含有高分子溶質(zhì)和低分子溶質(zhì)的混合溶液流過膜表面時，溶劑和小于膜孔的低分子溶質(zhì)會透過膜，成為滲透液被收集;而大于膜孔的高分子溶質(zhì)（如有機(jī)膠體）則被膜截留，作為濃縮液被回收。

凈水器的濾芯里邊有些啥？

打開網(wǎng)上商城，搜索一下“凈水器”，可以看到市場上凈水器的價格有二三百的，也有三五千的，其價格懸殊之大，排除了廠家的宣傳費(fèi)用之外，其差別主要是其關(guān)鍵部件——過濾膜上。一般凈水器的過濾層包含4～5級，依次為：第一級PP棉（PPF）濾芯，可過濾水中的膠體、懸浮物、鐵銹等大顆粒物質(zhì)。第二級顆?；钚蕴迹║DF）濾芯，能有效地吸附水中殘留的消毒劑、微生物、微粒等有機(jī)污染物。第三級是精密壓縮活性炭（CTO）濾芯，可吸附水中的余氯，改善水的口感。第四級根據(jù)功效不同，一般為超濾膜、納濾膜、反滲透膜三者中的一種，主要去除水中的細(xì)菌、病毒及孢子等物質(zhì)。第五級為后置活性炭（小T33），主要針對純凈的飲用水做最終的口感調(diào)整，可吸附異味、釋放微量的礦元素，使水更加甘甜可口。在這5級過濾中，前3級過濾層成本較低，是大部分凈水器都會配備的，第四級裝的是哪種膜才是凈水器成本的關(guān)鍵，也是凈水器功能不同的主要原因。由于第四級過濾膜的孔徑較小，截留的物質(zhì)又最多，因此較為容易堵塞，在其前段裝PP棉、顆粒活性碳、壓縮活性炭等均是為了預(yù)先過濾掉大顆粒物質(zhì)，增加超濾膜、納濾膜或反滲透膜的使用壽命，也可為用戶降低更換成本。一般來說，用于粗過濾的PP棉等濾芯截留的物質(zhì)比較多，其更換頻率最高，根據(jù)用水量不同大致3～6個月更換一次;而粗過濾后端的超濾、納濾或反滲透膜一般可以使用1～2年。

超濾膜、納濾膜

和反滲透膜的小秘密

凈水器中“膜”的作用非常關(guān)鍵，超濾膜、納濾膜和反滲透膜三者中，超濾膜的孔徑最大，納濾膜次之，反滲透膜最小。

超濾膜使用壽命長、出水量大，無需二次加壓，運(yùn)行成本較低。超濾能去除泥沙、鐵銹等固體物以及細(xì)菌、病毒等體積比較大的物質(zhì)，不能除去離子狀態(tài)的物質(zhì)，如引起水硬化的Ca2+、Mg2+等離子和有毒的重金屬離子Pd2+、Hg+等，其獲得的水相當(dāng)于礦泉水。市場上價格幾百元的凈水器通常用的是超濾膜。

納濾膜發(fā)展于20世紀(jì)80年代末，但近十多年才在中國得到發(fā)展。它是介于超濾膜和反滲透膜之間的一種壓力驅(qū)動膜，操作壓力為 0.5 ～2.0 MPa，因其能截留的物質(zhì)直徑大小約為1nm而得名。納濾膜的一個很大特征是膜上存在帶電基團(tuán)，因此，其分離作用主要受膜電荷性和孔徑大小兩個因素影響。對于非荷電分子，主要是通過孔徑篩分作用對大于膜孔徑的物質(zhì)進(jìn)行截留;對于離子，則是通過篩分和靜電排斥同時對其進(jìn)行截留，膜表面帶的電荷越多，對離子的截留效果越好。納濾膜可以去除水中殘留的農(nóng)藥、殺蟲劑等微量化學(xué)物質(zhì)和三鹵甲烷、鹵乙酸等自來水消毒的副產(chǎn)物，截留水中的細(xì)菌、病原微生物等，并且可以去除重金屬等有害離子，使飲用水更加安全。納濾膜對一價離子的截留率比較低，可以截留大部分二價離子和多價離子，從而可實現(xiàn)一價離子與二價離子的分離，因此納濾膜既能除去有毒、有害物質(zhì)，又能保留水中的有益礦物質(zhì)。另外，納濾膜在低壓下具有較高通量，在運(yùn)行過程中，其實際能耗和成本比反滲透膜更低。

反滲透膜的孔徑在0.1～1nm，相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的百萬分之一，能截留除水以外的其他物質(zhì)，包括一價離子，也就是說，經(jīng)反滲透膜過濾后得到的是純凈水。反滲透膜能保證水的安全性和口感，是當(dāng)今市場上的主流過濾技術(shù)，價格在幾千元的凈水器一般采用的是反滲透膜。不過反滲透膜也有一定的缺點：其需要的操作壓力較大，自來水自身壓力不夠，通常需要安裝增壓泵。另外，過濾時產(chǎn)生的廢水較多，一般要過濾掉50%左右的廢水，凈化成本較高。

Tips：更具市場潛力的納濾膜

納濾膜過濾的能耗較低，跟超濾差不多，但水質(zhì)安全性和口感都能得到保障;與反滲透膜過濾后得到純凈水相比，納濾膜在去除對人體健康不利的物質(zhì)的同時，又保留了對人體有益的部分礦物質(zhì)，因此納濾膜在凈水市場的前景可謂十分廣闊。