(一)家庭购买纯水机的意义:

随着人口的增长,工业化程度的提高,水污染的程度越来越高,尽管最近几年国家对“三废”的管理越来越严格,但人口和社会活动的体量仍然一直在增加,再加上地表硬化工程,导致污染的水难以被地表层过滤并净化,故水污染一直是一个严重问题。

(1)水污染的主要来源有:未经处理而排放的工业废水和生活污水;化肥、农药、除草剂导致的农田污水;工业废弃物和生活垃圾的浸渍污水;矿产土壤污水。

(2)水中含有的有害物质:酸、碱、盐等无机物,自来水净化后的残余氯,铜、镉、汞、砷等重金属离子,苯、乙二醇、卤代烷等有毒有机化合物,各种病毒和细菌等。

(3)水污染对人体的危害:水污染对人体健康造成的危害包括:慢性中毒、急性中毒、病毒和细菌感染。饮用受污染的水后,有可能会造成中毒,摄入过量的有机汞导致水俣病,摄入过量的镉造成痛痛病,还有砷中毒、氰化物中毒、农药中毒等。某些有致癌作用的化学物质,如砷、铬、镍、铍、苯胺、苯并芘和其他的多环芳烃、卤代烃等污染水体后,长期饮用含有这类物质的水,就可能诱发癌症。水中的黄曲霉素(化学致癌物中最强的物质之一)可引起肝癌,还可以诱发骨癌、肾癌、直肠癌、乳腺癌等。人畜粪便等生物性污染物污染水体,可能引起细菌性肠道传染病如伤寒、痢疾、肠炎、霍乱等。肠道内常见病毒如脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒、腺病毒、传染性肝炎病毒等,皆可通过水污染引起相应的传染病。某些寄生虫病如阿米巴痢疾、血吸虫病、贾第虫病、钩端螺旋体病等,也可通过水传播。

因此,控制水污染,饮用干净的水是保障我们健康的关键。

(二)家用净水机和纯水机的结构和基本原理:

家用水净化设备包含净水机和纯水机两类。

(1)家用净水机的核心部件是:超滤膜,它是由醋酸纤维素类、醋酸纤维素酯类、聚乙烯类、聚砜类及聚酰胺类等高分子材料制成的中空纤维,其纤维壁上含大量直径在2-100 nm孔,当自来水通过超滤膜,超滤膜允许有机小分子物质和溶解性无机盐等从孔壁渗出,颗粒直径孔直径的胶体、蛋白质、微生物和大分子残留在中空纤维中,每过一段时间,打开排污口,排除杂质。

家用纯水机质量如何(如何防止走入购买家用纯水机的误区)(1)

图1 超滤膜的过滤原理

家用纯水机质量如何(如何防止走入购买家用纯水机的误区)(2)

图2 常见超滤膜的形状

(2)家用纯水机的核心部件是:反渗透(RO)膜,它通常是由聚砜组成,因为聚砜廉价易得,机械强度好,化学性能稳定,无毒。RO膜上的孔直径可最小可达0.1 nm,当自来水通过RO膜,RO膜允许水分子和极少量小尺寸离子如钠离子等通过膜孔从RO膜的一边流出,而颗粒直径大于孔直径的无机盐、重金属离子、钙离子、胶体、蛋白质、微生物、大分子、有机化合物从RO膜的另外一边流出,因此,RO膜在处理水的时候,会产生大量的废水;同时,由于RO膜的孔小至0.1 nm,故水分子自动渗透过孔的速度非常慢,因此,RO膜在处理水的时候,一定要通过通过增压泵提高水压,促使水分子渗透过RO膜的孔。

家用纯水机质量如何(如何防止走入购买家用纯水机的误区)(3)

图3 RO膜的过滤原理

家用纯水机质量如何(如何防止走入购买家用纯水机的误区)(4)

图4 RO膜的结构

(三)广告中“不用电、无废水的净水机”真的那么神奇吗?

有的广告称,自己的净水机,不用电、无废水的净水机。根据超滤膜的工作原理,超滤膜在使用的时候,过滤后的杂质一定是要定期排放的,否则不可能长期使用,因此,既不用电,又不会产生废水的净水机是不存在的。

不用电的,有少量废水的净水机,是市面上常见的净水机,它通常会有几级滤芯,第一级通常为粗过滤的PP(聚丙烯)棉,这种PP棉通常是由大量直径为1-5 μm的PP管组成,用于过滤大颗粒的泥沙;第二级常采用活性炭,活性炭可吸附一定的有机物等杂质;第三级为超滤膜,超滤膜是核心部件,超滤膜的孔径大小决定了过滤后净水的质量,孔径大,净水杂质含量高,超滤膜的使用寿命稍长,孔径小,净水杂质含量少,超滤膜很容易堵塞失效;部分还会加入第四级滤芯,也是活性炭,用于进一步吸附杂质,改善口感。

总之,超滤膜过滤的水,一定含有大量的金属离子、无机物、有机小分子物质,因此,这类净水机通常宣传为保留矿物质的矿泉水。理论上,如果水源中重金属离子含量很低、有毒有机物小分子物质含量也很低,经过超滤膜过滤的水,确实算无害的矿泉水,但如果重金属离子和有毒有机物小分子物质含量高,则这类净水不适宜饮用。此外,如果是用不含有害物质的纯水添加有益的矿物质,这类矿物质水也是一个不错的选择。

(四)纯水机的结构

纯水机一定要用电,且同步产生较多废水,市面上常见的净水机,它通常会有4-6级滤芯(图5),第一级通常为粗过滤的PP(聚丙烯)棉滤芯,这种PP棉滤芯通常是由大量直径为5 μm的PP管组成,用于过滤大颗粒的泥沙;第二级常采用活性炭滤芯,活性炭滤芯可吸附一定的有机物等杂质;第三级通常为细过滤的PP(聚丙烯)棉滤芯,这种PP棉通常是由大量直径为1 μm的PP管组成,第四级为RO膜滤芯,RO膜是核心部件,可过滤掉无机盐、重金属离子、钙离子、胶体、蛋白质、微生物、大分子、有机化合物;第五级也是活性炭滤芯,有的还在活性炭上负载银,用于进一步吸附异味,改善口感;部分纯水机还在第一级和第二级滤芯中加入离子交换树脂柱,用于处理硬度过高的水源,降低其中的钙、镁离子含量,防止钙、镁离子在RO膜表面析出,堵住RO膜的孔,延长RO膜的寿命。总之,RO膜前面的滤芯都是前置滤芯,作用是过滤掉大尺寸的污染物,延长RO膜的使用寿命。

家用纯水机质量如何(如何防止走入购买家用纯水机的误区)(5)

图5 常见纯水机的结构及流程图

(五)如何选择合适的纯水机

(1)专业品牌机,适宜于不差钱的家庭,选择各专业品牌的纯水机,滤芯到期就打电话预约售后来更换,优点是省心省力。缺点是耗费较多,即使是低通量的纯水机至少也要一两千,且每年更换滤芯所需的材料和人工成本至少要五六百。

(2)兼容机,适宜于具有一定动手能力,能自己安装并更换滤芯的时尚达人,可考虑购买兼容机,这类兼容机的安装,一般比较简单,通常从自来水接一个三通,然后用一根PE管通过三通的快速接口连接到进水口快速接口;同时,用另一根PE管的一端通过快速接口连接到纯水出口,另一端插入下水管即可。优点是耗费较低,低通量的纯水机大约六七百,每年更换滤芯的成本大约一百多,缺点是需要自己定期购买并更换滤芯。

兼容机有以下几类:

a、类型1:所有滤芯,从上面拧开盖子,更换滤芯,然后拧紧就可完成滤芯更换,操作比较简单,这种类型的机器,外表不是很好看,但更换滤芯最简单、快速,更换滤芯后不容易漏水。

b、类型2:使用期限短的滤芯在机器下端,RO膜滤芯和第五级活性炭在机器里面或上部,更换滤芯时,从下面拧开柱子,更换滤芯,然后拧紧,更换RO膜和第五级活性炭操作比较麻烦,要打开机器外壳,断开滤芯的管道,然后更换滤芯,这种类型的机器,外表相对好看一点,但更换滤芯不如类型1方便,此外,更换RO膜和第五级活性炭要拔插快速接口的PE管,操作不当,容易漏水。

c、类型3:所有的滤芯装在韩式快接柱中,且一般装在机箱里,更换滤芯时,要打开机器外壳,断开滤芯的管道,然后更换滤芯,这种类型的机器,外表相对好看一点,但更换滤芯不如前面两种类型方便,此外,每次更换滤芯都要连接拔插快速接口的PE管,操作不当,容易漏水。

家用纯水机质量如何(如何防止走入购买家用纯水机的误区)(6)

图6 纯水机式样

纯水机的规格参数,最主要的参数是RO的流量参数,通常是数字加G表示,例如,100G就是表示24小时可制纯水100加仑,意味着每小时可制备纯水15.7升;常见的规格有50G、75G、100G、200G、400G、500G等,常见的通用RO膜滤芯,进口品牌有:美国陶氏(杜邦)生产的FILMTEC滤芯,韩国世韩滤芯;合资品牌有:陶氏(杜邦)生产的TAPTEC滤芯;国产品牌有:汇通滤芯、澳维滤芯。从个人的使用感觉来说,国产的澳维滤芯的效果并不比合资的TAPTEC滤芯差,但价格便宜一半。

高通量的RO膜要配备高流量的增压泵,低通量的RO膜配备低流量的增压泵,例如,400G的RO膜,要配400G流量的增压泵,因此,流量越大的RO膜,设备成本越高。

表征纯水机的过滤效率可用TDS表测试,TDS为溶解性固体总量(Total dissolved solids)的缩写,测量单位为毫克/升(mg/L),它表明1升水中溶有多少毫克溶解性固体。TDS值越高,表示水中含有的溶解物越多。总溶解固体指水中全部溶质的总量,包括无机物和有机物两者的含量。盐分增加水中导电率,TDS就是利用该原理来测量水中的盐份含量,一般情况下,盐份越高,电导率越高,TDS越大。因此,纯水TDS值越小,意味着水越纯净,RO膜的过滤效率越好,高质量的RO纯水机,TDS值可小于10。

(六)避免选择纯水机的误区

(1)无桶纯水机是否最优选择?

50G、75G、100G等小通量的RO净水机,其制水速度较慢,所以需要提前制水,将水储存在压力桶里。带压力桶的净水器的优点:提前制水存于压力桶内,出水比较稳,停电也可以使用压力桶里的纯净水;缺点就是压力桶大小有限,存放久了纯净水可能会变质,压力桶额外占用空间。

而400G、500G、600G、700G甚至1000G等大通量机型,制水速度较快,以400G为例,换算到每分钟为1升/分钟,因此,可以不需要配压力桶。大通量净水机因为制水速度更快,只要通水通电,打开净水机就能直接饮用纯净水,真正的即开即用,源源不断,免去提前制水,用完罐中水再等待的烦恼。但不足是,一旦停水,就无法提供纯净水,此外。纯水机停机后过夜,重启机器,在机器开启的初期,出水的TDS较高,以400G规格的TAPTEC滤芯为例,在制水的前十秒,水的TDS可达三四十,大约30秒左右,TDS可达200(实验自来水的TDS=270),大约一分钟后,TDS逐渐下降,一分半钟后,TDS降至正常的十几。而以100G的澳维滤芯加压力桶的配置,纯水机停机后过夜,重启机器,纯水的TDS值变化较小。这可能是由于停机后,RO膜前端水中的离子缓慢渗透到RO膜后端,导致机器四级后滤芯中储存的纯水离子含量增大,400G的RO膜,面积大,缺陷多,导致更多的离子渗透到纯水区,而100G的RO膜,面积小,缺陷少,故较少离子渗透到纯水区,此外,压力桶的储水量大,少量的离子对其TDS值影响较小。

总之,高通量纯水机(400G以上)不必配置压力桶,但购买设备的成本高,水的浪费较多。低通量纯水机(100G以下),必须配置压力桶,购买成本低,水的浪费较少,但要防止纯水在压力桶中储存较久而滋生细菌。

(2)纯水机的纯水:废水比越大越好吗?

使用RO膜制备纯水,必然产生废水,因此,有一些纯水机生产商的广告说纯水:废水比值为2:1,甚至更高,实际上,随着纯水机的使用,RO膜慢慢会被一些杂质堵塞,造成越来越多的水水无法通过RO膜。这样就会造成纯水逐渐减少,而废水逐渐增多。纯水与废水的比例越来越大。此外,过高的纯水:废水比,会严重损害RO膜的寿命,因为纯水:废水比,过少的废水无法有效地冲洗RO膜,导致RO堵塞,减少RO膜的寿命,因此,减少纯水:废水比,有利于延长RO膜的寿命。因此,不要过度地追求高的纯水:废水比,纯水:废水比的问题,取决于是浪费水还是浪费RO膜。当然,纯水机出来的废水,只是高杂质含量的水,虽然不适宜于喝,但可以用来浇花、洗拖地、冲厕所等。

(3)滤芯如何选择

不同品牌的滤芯,制备工艺和质量都有差异,这都会影响纯水的质量和RO膜的寿命。

通常,PP可采用两级结构,例如5微米规格和1微米规格串联用,PP棉优先选择多次压实结构(图7);

活性炭滤芯,主要考察活性炭的碘值,同等质量下,活性炭的碘值越高,滤芯质量越好;

高硬度水源(钙、镁离子大于300 毫克/升),建议添加离子交换树脂柱,常用的离子交换树脂可选择英国漂莱特C100EFG软水树脂,作用就是把水中钙、镁离子置换成钠离子,用于减少RO膜的堵塞几率,延长RO膜的寿命;

相同规格的PP棉和活性炭滤芯,质量越大,效果越好,更换周期更长。因此,有一些品牌的纯水机宣传四合一滤芯,虽然可简化结构,但因为所用的PP棉、活性炭的量都很少,故前置滤芯的吸附量少,将一定程度地影响RO膜的寿命。

家用纯水机质量如何(如何防止走入购买家用纯水机的误区)(7)

图7 不同滤芯的结构

(七)总结

持续获得高质量的纯水,关键在于定期更换滤芯。现有的纯水机,每级滤芯一般都有寿命提醒,运转一定时间后就会提醒更换相应的滤芯。

此外,用RO膜纯水机制备出的水,病毒、细菌和金属离子的含量都很低,可直接饮用。

以下为主要部件的选择建议:

增压泵:选择质量较好国产增压泵,以免机器罢工。

接口、龙头:304不锈钢产品。

PE管道:最好通过NSF认证,保证纯水出来后,不再二次污染。

PP棉:5微米和1微米串联用,可选择多层压实PP棉,质量越大越好。

活性炭:碘值越高越好,滤芯质量越大越好。

离子交换树脂:漂莱特C100EFG软水树脂。

RO膜:不必追求高通量RO膜,选用正规的RO膜,国产RO膜也可靠。

压力桶:符合NSF认证标准,体积选小一点的可更好地防止纯水储存太久而滋生细菌。

所有滤芯,选择10英寸通用滤芯,并采用相应配套的壳膜。

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