1-过滤器原理及技术

1、3M Purification过滤器材质及原理ABC 3M 2013. All Rights Reserved.IndustriousInnovativeEnduring刘永如3M技术服务工程师23M Purification3M 全屋过滤过滤产品产品类型产品类型产品型号产品型号过滤机理过滤机理过滤材料过滤材料去除物质去除物质入户过滤器AP801/802/902入户过滤器中央净水机入户过滤器前置反冲洗过滤器软水系统软水机净水器活性炭净水器净水器带除铅功能过滤器净水器带阻垢功能过滤器净水器RO机33M Purificationu常见过滤介质及其工作原理u家用净水器的常见类型u不同过滤技术的常见问

2、题43M Purification过滤定义利用过滤介质，从流体中去除不需要的杂质。流体：气态或液态 杂质：细菌/胶体/纤维滤后清洁流体滤后清洁流体含杂质流体含杂质流体过过滤滤介介质质53M Purification过滤介质的分类可按不同的杂质去除机制来分：1.物理分离（筛分，扩散，电渗析）2.物理吸附（活性炭）3.化学吸附（KDF，树脂，阻垢剂）微滤膜显微图微滤膜显微图活性炭吸附原理活性炭吸附原理树脂离子交换原理树脂离子交换原理63M Purification常用净水器过滤材料物理分离物理分离 深层滤芯 微滤膜/超滤膜 纳滤/反渗透 CEDI物理吸附物理吸附 活性炭化学吸附化学吸附 树脂 KD

3、F 阻垢材料73M Purification深层滤芯PolyKLEANTM Filters (AP110)产品结构特性聚丙烯原材料深层过滤刚性结构渐紧式深层结构过滤面积大 (沟槽设计)最大长度可达 60” 1-75 micron过滤精度83M Purification膜分离技术93M Purification膜分离技术微滤微滤超滤超滤纳滤纳滤/RO/ROCEDICEDI分离物质孔径大于0.1um粒子相对分子量大于500分子相对分子量小于500分子相对分子量小于于500分子分离机理筛分筛分溶解-扩散电渗析膜结构多孔、不对称、复合不对称、复合不对称、复合电荷膜压差范围MPa少于0.20.1-0.5

4、2-100.2-0.7水通量L/m2.h100020-2004-104-10103M Purification渐紧式或标准式滤芯材料多层复合结构式滤芯材料Betafine, Betafine XL, PPXL，BevASSURE, LifeASSURE聚丙烯膜 粗过滤 (3-20 micron)尼龙膜 精细过滤 (0.2 micron)113M Purification超滤膜高容污量，常用作预过滤内压式/外压式亲水性/疏水性对氧化性物质敏感（余氯，0.1PPM）材料聚偏氟乙烯聚醚砜聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯PVDFPESPEPPPVC代表品牌DOW/TorayIngeMitsubishiHuamoL

5、itree内压外压123M Purification有机高分子膜：聚酰胺膜（0.1PPM，余氯）浓差极化理论优先吸附毛细管流动理论溶解-扩散理论133M PurificationContinuous Electrodeionization连续电去离子水处理系统电荷膜阳膜/阴膜：阳极室：酸性/阴极室：碱性电极：石墨/二氧化铝（阳） 钛镀铂（阴阳）水质要求高143M Purification常用净水器过滤材料物理分离物理分离 深层滤芯 微滤膜/超滤膜 纳滤/反渗透 CEDI物理吸附物理吸附 活性炭化学吸附化学吸附 树脂 KDF 阻垢材料153M Purification物理吸附物理吸附也称范德华吸

6、附，它是由吸附质和吸附剂分子间作用力所引起，此力也称作范德华力。净水器常用的吸附剂为活性炭活性炭显微结构巨大的表面积复合烧结活性炭163M Purification 活性炭浸渍的聚丙烯纤维而成 避免碳粉泄漏 适用于小流量，低成本滤芯；颗粒活性炭滤颗粒活性炭滤芯芯 工艺成熟，成本低 高密度孔隙结构 易碳粉泄露，造成二次污染。复合活性炭棒复合活性炭棒 173M Purification纤维活性炭技术纤维活性炭技术复合烧结活性炭技术复合烧结活性炭技术挤出成型活性炭技术挤出成型活性炭技术高去除性能优良的流量可整合各种活性物质 最优化学动力学最优过滤效率活性工程物料保证最 佳性能复合材质最少化体积最大表

7、面积可整合各种活性物质最优化学动力学最优过滤效率活性工程物料保证最佳性能复合材质生产能力低成本可整合各种活性物质常见活性炭棒制作技术183M PurificationWhat Is Activated Carbon?活性炭有3000年的历史(于一战中首次用作 防毒面具的过滤材料，被称作活性炭）多孔性材料，具有丰富的原材料来源（木材，椰壳，煤，竹子，聚合材料）空隙大小分布广泛（分子等级到微米等级）巨大的内表面积3M公司消耗全球3%的活性炭，75%用于气体过滤，25%用于水过滤193M Purification活性炭结构石墨true density 2.2 g/cctrue density = 2

8、.2 g/cc10 to 100 plate thickness1000 to 1,000,000 plate thickness3.3 to 1,000,000 inter-plate3.3 inter-plate 25% porosity10% Carbon at Edges1% C at edges活性炭203M Purification载银技术（自由基-OH/氧离子O2-）载银工艺：1.硝酸银水溶解浸泡法2.Ag（NH3）2+络合法3.Cartis载银法NSF标准：Cartis处理能力为普通活性炭109倍，1g活性炭可处理18200克，原水余氯是2PPM，去除率50%213M Puri

9、fication过滤流程示意图融喷聚丙烯滤芯医疗级别尼龙打折膜黑色奇迹烧结活性炭棒定制无铅净水龙头终端直饮水系统223M Purification常用净水器过滤材料物理分离物理分离 深层滤芯 微滤膜/超滤膜 纳滤/反渗透 CEDI物理吸附物理吸附 活性炭化学吸附化学吸附 树脂 KDF 阻垢材料233M Purification化学吸附化学吸附的主要特点是：仅发生单分子层吸附；吸附热与化学反应热相当；有选择性；大多为不可逆吸附；吸附层能在较高温度下保持稳定等，离子交换/重金属吸附剂离子交换过程 （用于软水机）阻垢材料（用于SCI-10）KDF滤料（POE/淋浴沐浴)243M Purificati

10、on 树脂材料 离子交换树脂是指在聚合物骨架上带有活性基团 的一种化学合成产物u 按骨架类型 苯乙烯系(85% 的树脂) 丙烯酸系(10%) 酚醛系u 按功能基分类: 阳离子交换树脂 阴离子交换树脂 鳌合树脂253M Purification苯乙烯阳离子交换树脂（钠型）苯乙烯阳离子交换树脂（氢型）2 R-Na + Ca+ R2-Ca + 2 Na+ 2 R-H + Ca(HCO3)2 R2-Ca + H2CO3常用树脂263M Purification水是常见的溶剂之一。水是常见的溶剂之一。当水经过土壤、岩石渗透至地表下时，它会溶解接触到的金当水经过土壤、岩石渗透至地表下时，它会溶解接触到的金

11、属矿物质成分。属矿物质成分。钙，镁是主要的矿物质成分元素。钙，镁是主要的矿物质成分元素。硬度高的饮用水会容易产生钙镁沉淀即水垢。硬度高的饮用水会容易产生钙镁沉淀即水垢。饮用水的硬度水垢水垢273M Purification示意图283M Purification物理方法阻止钙镁沉淀形成，水质硬度并无变化，并不进行水质软化处理，硬度不变化，无软水；实际运用中阻垢效果存在争议；容易在拐弯位置形成水垢适用于温度不高场合 80C，高温加热后，阻垢效果不佳；通过离子交换树脂作用，水质硬度大幅降低 50ppm，水质得到真正软化处理；软水硬度低，阻垢效果好；具有软水的诸多优点： 阻止加热部件的结垢，防止传热

12、效率的降低。 完全避免洁具表面的垢斑； 淋浴时，头发皮肤滑爽的感观体验； 洗衣时，消耗更少的清洁剂。洗后，衣物柔软。适用用低温和高温运用中，如热水器，地暖，锅炉用水等。无盐软水机3M 软水机 重金属去除剂Amorphous Titanium Silicate (ATS)离子交换与分子筛特异性吸附铅与汞.不可逆性，仅对离子有吸附作用.同时去除其他重金属阳离子(Cd, Cu, etc)Bonded Titanium Oxide (Metsorb)仅对离子有效.特异性吸附铅与汞.同时去除其他金属阳离子与部分阴离子，可去除砷 3M 2013. All Rights Reserved.303M Puri

13、fication常用重金属吸附剂水中的重金属在不同的PH下呈现不同状态，故对于重金属去除需要在PH6.5及PH8.5的条件下分别做测试。PH6.5条件下，水中的重金属以离子状态存在，主要使用吸附法去除。常用钛金属及其氧化物进行作为化学吸附剂。PH8.5条件下，水中重金属以氢氧化物沉淀形式存在，主要使用物理拦截方法去除重金属吸附剂为特异性化合物，仅对重金属有去除能力，在高硬度条件下仍可使用可用于去除其他常见重金属及放射物（汞，砷，铬，镉，铀）313M PurificationKDF 原理：铜锌合金电化学氧化还原（电子转移）反应去除余氯，去除重金属抑制细菌防止水垢KDF55：铜锌各50%，金黄色合

14、金颗粒 （普通型，粗粒型，超细型）KDF85：铜85%，锌15%，黑褐色， 二价铁硫化氢323M Purification3M所采用的KDF处理介质通过美国国家标准化组织（ANSI ）和NSF的饮用水42项标准高纯度稳定的KDF好处：有效置换余氯、重金属、以及抑菌，且过滤寿命长。不稳定的KDF在发生氧化还原反应的时候（即去除重金属的时候）释放到水中的铜锌离子量会超标，从而危害健康。且过滤效率差，过滤寿命短。关于 KDF不同 KDF 对比333M Purification阻垢剂常用技术：苯烯类离子交换树脂软水机反渗透膜技术RO纯水机化学酸化法PH酸性聚磷酸盐对金属离子的封闭作用343M Puri

15、fication现状 国内习惯喝开水. 开水现象不能接受 所有含活性炭的过滤器都有同样的问题. 需要新的解决方案3M multiplex solutions 技术沉淀沉淀”水垢水垢 Sequestering: PolyphosphateDrop in CTGSQC FilterBypass CTGPOE CTG缓慢释放3500Gallon.More 353M Purification磷酸盐的来源磷酸盐是人体不可缺少的物质，广泛存在于有机体内 -世界卫生组织（饮用水添加剂）.面包6.0g/Kg坚果2.0g/Kg牛肉9.0g/Kg鳕鱼9.0g/Kg食品级聚磷酸盐，疾控编号：2009KF1065，3PPM363M Purification3M 全屋过滤过滤机理产品类型产品类型产品型号产品型号过滤机理过滤机理过滤材料过滤材料去除物质去除物质入户过滤器AP801/802/902