饮用水安全及其保障技术

饮用水安全及其保障技术第1页/共124页水——人生命活动最重要的物质人体内发生的一切化学反应都是在介质水中进行。没有水，养料不能被吸收；没有水，氧气不能运到所需部位；没有水，养料和激素也不能到达它的作用部位；没有水，废物不能排除，没有水，新陈代谢将停止，人将死亡。

人们在饮水的同时，也将水中所含有的各种有益和有害的物质带入体内，对人体健康产生重要影响。饮水的同时摄入无机盐、微量元素摄入污染物、致病微生物有益人体有害身体第2页/共124页Water-relateddiseasesincludethoseduetomicro-organismsandchemicalsinwaterpeopledrink;diseaseslikeschistosomiasis(血吸虫)whichhavepartoftheirlifecycleinwater;diseaseslikemalaria(疟疾)withwater-relatedvectors(水媒传染性);drowningandsomeinjuries;andotherssuchaslegionellosis(军团菌)carriedbyaerosolscontainingcertainmicro-organisms.Wateralsocontributestohealth,forexamplethroughhygiene.

第3页/共124页安全健康饮用水的重要性优质饮用水的感官指标：清澈透明\无异味\喝起来口感舒适其它的化学、毒理学、细菌学等的指标必须达到国家的卫生标准。对不同的饮用水国家有不同的水质标准。但关于什么样的水是优质的饮用水却众说纷纭。第4页/共124页GB5749-1985生活饮用水卫生标准GB5749-2005新《生活饮用水卫生标准》（暂未实施）GB/T14848-1993地下水质量标准GB17324-1998

瓶装饮用纯净水卫生标准GB17324-2003瓶（桶）装饮用纯净水卫生标准GB8537-1995

饮用天然矿泉水标准CJ94-2005饮用净水水质标准不同类型水质标准第5页/共124页各种饮用水优点缺点

水的种类优点缺点

热开水杀菌效果佳活性小，氧含量很低方便、价廉产生致癌物三卤甲烷悬浮污染物不能去除,口感差耗能源蒸馏水高温杀菌不含氧气不含矿物质、制造费时、费能源重金属、悬浮物质水质偏酸性

反渗透水(RO水)无任何杂质存在不适合长期饮用口感佳、可生饮耗电、水，维护成本高水质偏酸性矿泉水口感佳、富含矿物质需净化第6页/共124页各种饮用水优点缺点水的种类优点缺点电解还原水活水、可生饮原水必须洁净

(碱性水)水分子团小，口感佳否则有害2005年7月份，卫生部发布2005年第10号公告，称“从未批准过任何‘离子水机磁化水在磁场作用下发生性质变化高龄骨质疏松、（如溶解度增大）肠胃功能紊乱者不宜矿化水补充微量元素没有其它净化效果

软水降低水的硬度没有其它净化效果第7页/共124页各种饮用水的关键要素

不论是电解水、矿化水、磁化水、软水、蒸馏水、矿泉水还是反渗透水，都必需具备最基本的要素即无有害污染物，只有在此基础上，赋予饮用水的各种新概念才是真正对人体有益的，如果水中的有害污染物质不能去除，这些附加的功能可能会对人体造成更大的危害。如：电解水：原水必须洁净，含污染物尤其是有机微污染物的水电解后对人体可能更有害。热开水：水中的余氯等有机微污染物在加热过程中会产生“三致”物，致病微生物高温杀死后，其残骸仍在水中。矿化水：只是增加了一些微量元素，无净化水的功能。矿泉水：再好水质的矿泉水都需经过除微生物处理。反渗透水：必需经过超滤、除余氯等预处理。第8页/共124页干净、无有害污染物质

是安全健康饮用水的

最基本要求第9页/共124页83%的世界人口目前在使用改善的饮水源，但有11亿人仍无法获得安全饮用水。据世界卫生组织调查表明人类所患疾病的80%与水污染有关，52%的儿童死亡与饮用水质不良有关。世界饮水现状第10页/共124页中国饮用水现状据世界卫生组织的报告,中国2000年可用到水质改善的水的家庭比例仅为61-80%。在我国城市，由于输水管道的锈蚀，特别是大多数高层住宅的居民饮用的都是蓄水池水，自来水的二次污染相当严重，自来水中的细菌指标、固体含量指标都超出了国家饮用水标准，更不用说用作直接饮用生水。广大农村人口，很多人饮用的仍然是未经过处理的水。3亿多人饮水不安全,1.9亿人饮用水有害物质含量超标。（水利部部长汪恕诚语）。在我国通过饮水发生和传播的疾病有50多种。第11页/共124页饮用水安全和保障的必要性和意义安全健康放心提高生活质量提高身体素质关乎国计民生第12页/共124页地表水环境质量标准GB3838-2002

依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类:I类主要适用于源头水、国家自然保护区;Ⅱ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等;Ⅲ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、徊游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区;Ⅳ类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区;V类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。

第13页/共124页水中常见污染物可溶于水的污染物不溶于水的污染物重金属离子：铅、铬、镉、汞、无机离子：砷、氟、有机污染物：甲醛、杀虫剂、农药消毒副产物：卤代烃硝酸盐亚硝酸盐细菌：大肠杆菌、葡萄球菌、霉菌病毒：病原原生动物:贾第虫、隐孢子虫等悬浮固体污染物：第14页/共124页水中常见微生物

菌类大小

球菌杆菌小球菌葡萄球菌链球菌大肠杆菌炭疽杆菌破伤风杆菌

螺旋菌蓝藻酵母菌霉菌霍乱菌钩端螺旋体直径

/µm

长

/µm

宽

/µm0.5-2.50.5-1.51.0-2.0

2.0-6.04.0-4.04.0-8.0

0.6-1.51.0-1.50.4-0.6

3-152-101-35-205-300.3-0.50.1-0.21-5第15页/共124页对饮用水水质要求的观念变化肉眼可见悬浮污染物（感观指标）细菌、虫、病毒等微生物（病理学指标）重金属离子、消毒副产物等有机污染物（毒理指标）悬浮物微生物虫重金属离子有机污染物放射性物质

超标水需净化饮用水深度净化

低水平污染是安全的低水平污染危害健康第16页/共124页水中污染物的危害1，无机离子：铅中毒：危害脑组织和神经系统及人体其它器官，影响儿童的智力和身体发育，是潜在致癌物。我国生活饮用水水质标准规定铅的限值是10μg/L(原标准50μg/L)。人体铅的耐受摄入量为3.5μg/kg体重.天。汞中毒：汞中毒主要表现为休克、心血管系统功能衰竭、肾功能衰竭及肠胃道的严重损伤。我国生活饮用水水质标准规定汞的限值是1μg/L。人体汞的耐受摄入量为0.47μg/kg体重.天（水俣病）。镉中毒:镉中毒可使肌内萎缩关节变形，骨骼疼痛难忍，不能入睡，发生病理性骨折，以致死亡（痛痛病）。我国生活饮用水水质标准规定镉的限值是5μg/L(原标准10μg/L)。砷中毒:砷具有致突变、致癌和致畸性，我国饮用水中砷的限值为0.05mg/L（地砷病）

。铬中毒：致癌物质，我国饮用水中铬的限值为0.05mg/L。氟中毒:

高氟水导致氟斑牙、骨质疏松、骨变形(1.0mg/L)。NO2-：可使人体中正常的血红蛋白转变为高铁血红蛋白,失去携氧能力，严重的会引起青紫、窒息，甚至死亡。可能致癌物(3mg/L,0.2mg/L)。第17页/共124页水污染危害2，有机污染物:

多为致癌物(1962年Carson“寂静的春天”指出：DDT、666等难降解的有机氯类农药带来生态灾难。1996年CoLborn在“我们被偷走的未来”指出：生物体长期暴露于低浓度的有机合成化合物下将存在潜在危害，生殖生长能力逐渐降低并最终导致种群灭绝（内分泌干扰物质的危害）

)。天然有机物：腐殖质、蛋白质、类脂等色度、异臭味非天然有机污染物：*农药、除草剂、灭菌剂、涂料、塑料增固剂等:为内分泌干扰物内分泌紊乱可致癌、致畸。*藻毒素:有的引起急性肝中毒，促进肝癌形成。*抗生素：3，放射性物质：第18页/共124页水污染危害3，放射性物质：水中的天然放射性核素来源于地表中天然核素和沉降到地面宇生放射性核素。水体中常见辐射α粒子的放射性核素有226Ra、222Rn及其衰变产物β射线常来自40K、90Sr等核素的衰变总α、总β活度反映水中α、β粒子辐射强度,同时又能够反映产生这种辐射粒子的放射性核素及其衰变产物的种类和浓度含量。第19页/共124页水污染危害4，微生物污染物:细菌：霍乱弧菌—霍乱埃希氏大肠杆菌（O157：H7）—腹泄沙门氏菌—伤寒志贺氏菌—痢疾病毒：大小为15nm~300nm，不能离开生物体的细胞单独繁殖，由一层蛋白质外壳包裹DNA或RNA。引起腹泄的病毒：诺沃科病毒（Norwalk）、螺旋病毒（rotavirus）5，原生动物（虫卵）：贾第虫(5-10µm)、隐孢子虫(2-5µm)等第20页/共124页第21页/共124页绿脓杆菌1.5~3.0µm

x0.5µm

x0.8µm

有水即可生存，甚至在蒸馏水中也可找到。第22页/共124页历史上著名水污染事件1854年伦敦霍乱爆发（根源是水不清洁）：霍乱是由污水中的细菌引起的，约翰·斯诺的研究表明，向各户人家供给纯净饮用水十分重要。水俣事件:发生在日本二十世纪五十年代,人们食用受含有汞和甲基汞废水污染的鱼、贝造成的汞中毒事件。1955~1956年印度德里三万人患肝炎（由于水传播的病毒感染流行病）

1989年上海爆发的甲肝大流行。第23页/共124页近期水污染事件2005年11月14日中石油吉化公司双苯厂在发生爆炸火灾之后，向松花江泄漏了大量苯类物质，造成了松花江的严重污染。2005年12月中旬广东省韶关冶炼厂将含重金属镉的污水排入北江，严重污染了珠江水系，危及广州供水。2006年8月甘肃省徽县铅中毒300多名儿童血铅超标。第24页/共124页“癌症村”-河南省浚县境内的老观嘴村,自1998年以来，癌症的发病率不断升高。(环绕着老观嘴村的卫河氨氮的指标超过国家指标20倍，其它的指标像硝酸盐、亚硝酸盐也都严重超标。)第25页/共124页水污染的危害-癌症村淮河污水畔的癌症村:孙营村(沙颍河)因癌118人亡粵北翁源縣上壩村-常年流淌在村口的橫石河。因大寶山礦區流出來的工業廢水而成“毒水”。癌症死亡总人数已经上升到214人.壩村被污染農田土質含鉛超過國家標准44倍，含鎘超標12倍。第26页/共124页瓶（桶）装饮用纯净水卫生标准第27页/共124页瓶（桶）装饮用纯净水卫生标准-理化指标第28页/共124页瓶（桶）装饮用纯净水卫生标准-微生物指标第29页/共124页饮用水标准的发展我国《生活饮用水卫生标准》的发展历程建国五十多年来，生活饮用水卫生标准颁布了5次:

指标从16项35项106项饮用水标准的污染物控制重点:

从简单污染物复杂有机污染物第30页/共124页国外标准与我国标准的比较WHO饮用水质量准则（1993/1998/2004）132项指标；美国饮用水水质标准（1999/2001/2004EPA）107项指标；欧盟（98/83EC）52项指标；日本饮用水水质标准（1992/2000/2003厚生省）72项指标。我国将要实施的饮用水卫生标准GB8579-2005106项第31页/共124页

国外标准与我国标准的比较其共同特点是：①项目增多（尤以有机污染和农药指标、消毒剂及其副产物）；②对人体危害指标要求趋严（如铅、镉等）；③科学求实，个别指标放宽（如放射性指标总α美国0.5Bq/L,我国0.1Bq/L）④增加有益指标，如日本标准中13项快适（美味）指标。（见表）第32页/共124页国内生活饮用水卫生标准进展2005年5月下旬，国家标准化委员会召集卫生部、建设部、国家环保总局和国土资源部有关人员开会，经协调，决定修改下列4个标准：⑴GB5749-200x《生活饮用水卫生标准》由卫生部负责修订。

⑵GB/T5750-200x《生活饮用水标准检验法》由卫生部负责修订。

⑶GB3838-200x《地表水环境质量标准》由国家环保总局负责修订。

⑷GB/T14848-200x《地下水质量标准》由国土资源部修订。第33页/共124页新拟定的《生活饮用水卫生标准》

与GB5749-85相比主要变化

水质指标由GB5749-85的35项增加至106项，增加了71项；修订了8项；其中：微生物指标由2项增至6项，增加了大肠埃希氏菌、耐热大肠菌群、贾第鞭毛虫和隐孢子虫；修订了总大肠菌群；饮用水消毒剂由1项增至4项，增加了一氯胺、臭氧、二氧化氯；第34页/共124页新《生活饮用水卫生标准》

与GB5749-85相比主要变化毒理指标中无机化合物由10项增至21项:

增加了溴酸盐、亚氯酸盐、氯酸盐、锑、钡、铍、硼、钼、镍、铊、氯化氰；并修订了砷、镉、铅、硝酸盐；毒理指标中有机化合物由5项增至53项:

增加了甲醛、三卤甲烷、二氯甲烷、三溴甲烷、环氧氯丙烷、氯乙烯、苯、甲苯、二甲苯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、丙烯酰胺、微囊藻毒素-LR、灭草松、百菌清、溴氰菊酯、乐果、马拉硫磷、对硫磷、甲基对硫磷、五氯酚、莠去津、呋喃丹、毒死蜱、敌敌畏、草甘膦等；修订了四氯化碳；第35页/共124页新《生活饮用水卫生标准》

与GB5749-85相比主要变化感官性状和一般理化指标由15项增至20项，增加了耗氧量、氨氮、硫化物、钠、铝；修订了浑浊度；放射性指标中修订了总α放射性。

第36页/共124页项目限值1、微生物指标*总大肠菌群（MPN/100mL或CFU/100mL）不得检出耐热大肠菌群（MPN/100mL或CFU/100mL）不得检出大肠埃希氏菌（MPN/100mL或CFU/100mL）不得检出菌落总数（CFU/mL）100MPN，最大可能数；CFU，菌落形成单位。当水样检出总大肠菌群时，应进一步检验大肠埃希氏菌或耐热大肠菌群；水样未检出总大肠菌群，不必检验大肠埃希氏菌或耐热大肠菌群。水样中检出大肠埃希氏菌或耐热大肠菌群表示该水体已受到人或动物粪便污染。水质常规检验项目及限值第37页/共124页2、毒理指标砷（mg/L）0.01镉（mg/L）0.005铬（六价mg/L）0.05铅（mg/L）0.01汞（mg/L）0.001硒（mg/L）0.01氰化物（mg/L）0.05氟化物（mg/L）1.0硝酸盐（以N计mg/L）10，水源限制时20三氯甲烷（mg/L）0.06四氯化碳（mg/L）0.002溴酸盐（使用臭氧时mg/L）0.01甲醛（使用臭氧时mg/L）0.9亚氯酸盐（二氧化氯消毒时mg/L）0.7氯酸盐（复合二氧化氯消毒时mg/L）0.73、感官性状和一般化学指标色度（铂钴色度单位）15浑浊度（NTU-散射浊度单位）1，水源与净水技术条件限制时为3臭和味无异臭、异味肉眼可见物无pH（pH单位）大于6.5；小于8.5溶解性总固体（mg/L）1000总硬度(以CaCO3计)（mg/L）450耗氧量（CODMn法，以O2计mg/L）3,（超过Ⅲ类水源，原水＞6mg/L时为5）挥发酚类（以苯酚计mg/L）0.002阴离子合成洗涤剂（mg/L）0.3铝（mg/L）0.2铁（mg/L）0.3锰（mg/L）0.1铜（mg/L）1.0锌（mg/L）1.0氯化物（mg/L）250硫酸盐（mg/L）250第38页/共124页水厂自来水水厂出水经过漫长的管道、塔箱污染增多水质下降尽管国家对自来水水厂出水有严格要求，但经过漫长的管道、塔箱到达用户后细菌指标、总铁、色度、浊度、NO2-N、有机物都可能超标。自来水水质现状第39页/共124页安全、健康饮水标准理想的饮用水：*无有害物质的天然水。*去除了余氯和管道输送、蓄水、水管及开关老化锈蚀等引起的污染物的自来水。感观指标:澄清（无味、无嗅、无色、无悬浮污染物）微生物指标：无菌、无病毒、无虫理化指标：重金属离子铅、铬、镉、汞和砷、NO2-等有害离子浓度尽可能低（低于国标限值）。硬度适中pH值呈中性或弱碱性有益指标：口感好第40页/共124页经过合适净化处理的饮用水将保障和促进健康第41页/共124页目前市场可饮用水的种类纯净水：RO膜处理太空水：不含水分子外的任何分子蒸馏水：高温矿泉水频谱水电解水：电解离子水：2005年7月份，卫生部发布2005年第10号公告，称“从未批准过任何‘离子水机’”。

活水：小分子水老化的水:水分子团大,含氧量低偏碱的水偏酸的水第42页/共124页常用净水技术吸附:活性炭、硅藻土分离：粗过滤、微滤、纳滤、超滤、反渗透消毒：加氯、臭氧、其它消毒剂离子交换：离子交换树脂氧化:有机物被氧化降解成无害的无机小分子如：水、CO2等还原:溶于水的有害无机离子被还原成不溶于水的单质，易于去除。第43页/共124页常见净水材料活性炭分子筛沸石活性氧化铝离子交换树脂硅藻土纳米氧化钛——光催化KDF托玛琳纳米金属簇NMC(纳米KDF)第44页/共124页各净水技术比较

净水效果

净水技术悬浮污染物

重金属离子有机污染物余氯消毒副产物细菌滋生抑菌性除菌寿命

吸

附活性炭

部分

部分

好

好

好

严重

无

差

短硅藻土

部分

部分

部分

无

部分

有

无

差

短活性氧化铝

部分

除氟、砷

部分

无

无

有

无

差

短

分

离

粗过滤

大部分

无无

无

无

有

无

差

膜分离微滤

好

无

无

无

无

*

无

好

长超滤

好

无

部分

无

无

*

无

好

反渗透好

好

好好好*无好费水离子交换分子筛

部分部分

无无

无

*

无

离子交换树脂

好

消毒加氯

产生消毒副产物

臭氧

产生消毒副产物

氧化还原KDF

部分好

好好好无有板结纳米金属簇

部分好

好很好

好

无

好好无板结第45页/共124页常用吸附材料-AC碳微晶间的强烈交联形成了发达的微孔结构,通过活化反应使微孔扩大形成了许许多多大小不同的孔隙,孔隙表面结构产生缺陷和不饱和价,含有各种含氧和含氮官能团使活性炭产生了各种各样的吸附特性,可去除水中有机物、臭味。第46页/共124页椰壳活性炭大孔：溶质到达活性炭内部的通道（>50nm)第47页/共124页活性炭显微结构第48页/共124页活性炭第49页/共124页第50页/共124页第51页/共124页活性炭:价廉，有丰富的孔隙和大比表面积,能吸附水中有机物和有异味的物质,但易饱和和滋生细菌，如不能及时更换，出水水质会比进水水质更差。第52页/共124页

日本的一项研究表明，使用活性炭的净水器在运行的第二天即能检测出微生物，当运行到第28天时，每毫升水中细菌数量竟达到12万个，远远超过了饮用水的安全范围。第53页/共124页常用吸附材料

硅藻土以硅藻土为原料高温烧结成的滤芯可用作水的微滤，有很好的除浊、除菌作用。硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，其内部有无数间隙的小孔、孔隙率极高达80-90%第54页/共124页硅藻土第55页/共124页第56页/共124页第57页/共124页第58页/共124页硅藻土透射电镜照片14000X100000X第59页/共124页常用净水材料-分子筛可与水中的无机离子进行离子交换，达到净水目的，但量少和流速快时效果不好（尤其是用大颗粒分子筛时）。第60页/共124页常用净水材料-离子交换树脂阳离子交换树脂阴离子交换树脂用量要大，易饱和，使用过程中要经常再生以维持效果。第61页/共124页常用净水材料—KDF合金滤料1984年，DONHESKET偶然发现了铜锌合成物对氯的去除效果，经不断试验，DON不仅发现了从水中去除氯的新公式，开辟了水处理的新纪元。KDF自此开始被广泛的应用于水处理中。第62页/共124页KDF是高纯度的铜，锌颗粒通过电化学氧化-还原（电子转移）（ＲＥＤＯＸ）进行水处理工作它可以清除水中高达99％的氯和水溶铅、汞、镍、铬与其它可溶解金属。对控制细菌，真菌,污垢，水藻的滋生成效卓著。被用于预处理，主处理与废水处理设备。ＫＤＦ完善或取代现有技术，大辐度延长了系统寿命，减少了重金属，微生物，污垢，降低了总费用，减少了维护。只有在使用量大时才有好的除余氯效果和除重金属效果，有抑菌性，使用寿命长。但水中Cu、Zn易超标，使用过程中会板结。第63页/共124页第64页/共124页ElementWeight%Atomic%OK3.2912.06CuK45.7742.25ZnK50.9345.69Totals100.00第65页/共124页ElementWeight%Atomic%OK2.449.15CuK47.0944.50ZnK50.4746.36Totals100.00第66页/共124页ElementWeight%Atomic%OK2.9310.85CuK46.8443.66ZnK50.2245.50Totals100.00第67页/共124页把氯转换成水溶性氯离子从而除去有害的氯

第68页/共124页KDF滤料的作用为催化剂，将可溶性的铁离子转化为不溶性的氧化铁，从而只需常规反冲洗方法就可轻易去除。第69页/共124页KDF滤料把硫化氢转化成不溶性的硫化铜，从而可通过反冲清洗去除第70页/共124页KDF55ReKDF5KDF55自制ReKDF55第71页/共124页新型净水材料

纳米氧化钛（光催化）

当半导体氧化物纳米粒子受到大于禁带宽度能量的光子照射后,电子从价带跃迁到导带,产生了电子-空穴对,电子具有还原性,空穴具有氧化性,空穴与半导体氧化物纳米粒子表面的OH-反应生成氧化性很高的OH自由基,这种OH自由基可以把许多难降解的有机物氧化为CO2和H2O等无机物.

第72页/共124页新型净水材料—纳米金属簇NMC(纳米KDF)比表面积是KDF合金滤料的100倍以上。同等滤速下，初始除余氯效果是进口KDF55的5-10倍。

能将超过国家生活饮用水卫生标准（GB5749-2005）5倍的铅、铬、镉离子浓度降低到低于国家生活饮用水卫生标准。水中砷离子去除率大于50%。对水中汞离子、氟离子有部分去除效果。净水中Cu、Zn含量低于GB5749-2005规定限值。净水过程中有很好的抑菌和杀菌性。使用过程中无板结现象用量少、流速高时仍有好的除余氯、重金属离子效果。

第73页/共124页纳米金属簇NMC、活性炭、进口KDF55除余氯效果比较流速、用量活性炭KDF55NMC-I3ml/sec10g(原水浓度1mg/L）20g0.2-0.30.20.05*0.1-0.20.1-0.20.05*30ml/sec400g,原水浓度1.43mg/L0.6430ml/sec40g,原水浓度1.85mg/L0.17*检测下限低流速建议NMC堆积床层高度>15mm,高流速建议NMC堆积床层高度>50mm第74页/共124页纳米金属簇NMC除重金属、亚硝酸盐效果

测定项目用量Cr6+0.244mg/L

Pb2+50μg/LCd2+25μg/LNO2+0.118mg/L

20g2ml/sec:0.032mg/L

30g3ml/sec:5.4195μg/L3ml/sec:0.417μg/L3ml/sec:0.52μg/L3ml/sec:0.016mg/L

40g12ml/sec:0.054mg/L(原水0.501mg/l）去除率87%97.8%89.2%99%98%KDF55300g12ml/sec:0.236mg/L(原水0.501mg/l）第75页/共124页纳米金属簇

NMC抑菌性第76页/共124页纳米金属簇净水材料NMC红褐色颗粒堆积密度约1g/ml第77页/共124页NMC颗粒由无数粒径数微米的粒子组成第78页/共124页这些微粉有丰富的孔隙和发达的比表面积第79页/共124页纳米金属簇净水材料NMC可以去除Pb2+、Cd2+、Cr6+、Hg2+、As3+等重金属离子，但不能去除水中的Ca2+、Mg2+离子。

NMC对离子的去除是靠微原电池氧化还原作用实现的。电位不等的多种金属以金属簇的形式在NMC表面和孔隙中形成了具有强氧化还原性的无数微原电池，水中的Pb2+、Cd2+、Cr6+、Hg2+、As3+等重金属离子在这些微原电池上发生反应，被还原为无害物质。NMC中金属的电位差为1.10V：

第80页/共124页而

离子的标准电极电位分别为：Ca2+、Mg2+离子的标准电位很负，在热力学上不能从水溶液中还原为金属。第81页/共124页新型净水材料-托玛琳

电气石是人类发现最早的压电、热释电材料,近年来的研究发现电气石具有辐射红外线、释放负离子、抗菌、除臭以及对水具有净化和改善的性能和作用,因此,电气石逐渐成为热门的天然矿物功能晶体材料,受到世界各国的普遍重视,美、日、韩以及一些欧洲国家在电气石的开发应用方面处于领先水平第82页/共124页人类发现最早的压电、热释电材料具有辐射红外线释放负离子抗菌除臭净化水功能(消除余氯)

改善水性能(重新活化水)

托玛琳(电气石)功能第83页/共124页电气石族矿物的化学组成电气石属于硅酸盐矿物类，呈环状结构，三方晶系，空间群为R3m。电气石族矿物的成分复杂，晶体化学通式为XY3Z6[Si6O18][BO3]3(O,OH,F)4，其中X=Ca，K，Na；

Y=Fe2+，Mg2+，Al，Li，Fe3+，Mn2+；Z=Al，Cr3+，Fe3+。第84页/共124页电气石晶体结构示意图电气石单晶体呈短柱状,长柱状甚至针状。最常见的单形是三方柱{1010}和六方柱{1120},同时柱面上常有纵纹,并因而使晶体的横断面呈弧线三角形。第85页/共124页饮用水净化内容消毒：阻截去除杀灭去除

过滤吸附膜分离加氯臭氧紫外煮沸

去除病原菌、病毒、病原原生动物虫卵除有害离子：吸附、氧化还原除有机污染物：吸附、氧化降解除放射性粒子：第86页/共124页消毒杀菌方式对水的影响臭氧杀菌加氯杀菌其它强氧化剂（二氧化氯、高锰酸钾、过氧化氢）紫外线杀菌煮沸杀菌第87页/共124页臭氧杀菌的危害

臭氧杀菌是近年来流行的饮用水杀菌方式，以其杀菌的高效稳定受到信赖。但如果水中Br-、Cl-及有机污染物浓度没有效降低，将会产生溴酸盐、亚氯酸盐和氯酸盐等对人体有害的消毒副产物。

Br-BrO3-Cl-O3杀菌ClO3-/ClO2-

溴酸盐、亚氯酸盐和氯酸盐都是对人体有害的消毒副产物。第88页/共124页加氯杀菌的危害国内自来水厂多采用加氯杀菌，并要求管网末端的余氯浓度不小于0.05mg/L。有好的杀菌能力，价廉。一般投加剂量下对病毒、病原虫（贾第虫、隐孢子虫）和寄生虫卵基本无效。氯系消毒剂本身对健康有危害。产生THMs（三氯甲烷）等卤代烃“三致（致癌、致畸、致突变）”物。余氯使家用净水器中使用的有机高分子材料等部件更易老化第89页/共124页新型净水技术-膜分离大肠杆菌被截留在膜表面第90页/共124页膜分离技术按孔大小分微滤超滤纳滤反渗透有机高分子膜化学和热稳定性差，易微生物降解，受水中余氯及卤代烃的影响会老化。无机陶瓷膜机械、化学、热稳定性好，不会降解、老化，但脆、易碎，费用高。按材质分有机膜无机膜按亲水性分亲水膜：高分子膜通过化学或物理方法引入亲水基团憎水膜第91页/共124页使用适宜的家用净水器是家庭获得安全、健康饮用水的经济、方便、快捷的途径第92页/共124页家用净水器-家庭用水水质改善的首选家庭净水：通过水质的改善达到促进健康的目的

-----世界卫生组织报告第93页/共124页

据中国预防医学科学院环境卫生监测所检测表明，我国35个主要城市饮用水达标率仅为23%，直接饮用并不安全。由于净水器可以有效除去水中的重金属、有机物、氯气等有害物质，因此专家认为只要正确使用，净水器可以大大提高饮用水安全性。第94页/共124页家用净水器特点使用操作方便效果直观出水口感好效果稳定维护简单出水无二次污染能简单判断滤芯更换和清洗时间用户认知水平水质参差不齐：硬度悬浮污染物咸度余氯浓度水压：水龙头重力渗滤水流速度：第95页/共124页家用净水器适用场所PointinPointout水源水厂蓄水设备家庭第96页/共124页家用净水器功能发展趋势除杂质、除异味澄清、无味

除菌安全

除重金属离子健康除有机污染物生活质量

无害有益净化保障第97页/共124页市场常见家用净水器种类—龙头式按连接方式分：厨上式、厨下式、

point-in第98页/共124页市场常见家用净水器种类—重力渗透式简单粗过滤：多层颗粒状滤料逐层堆积出水速度快（活性炭颗粒、分子筛颗粒、廉价麦饭石颗粒、石英砂颗粒）不能除菌，甚至导致细菌等微生物滋生使用短时间后出水被二次污染用户不能判断滤芯更换的时间多孔陶瓷过滤：膜过滤：第99页/共124页分离净水示意图第100页/共124页膜过滤

价低有机膜材质稳定性差水中微生物、余氯会加剧膜老化不可清洗生物惰性陶瓷膜稳定性好，不易老化可清洗脆、易碎

第101页/共124页分离用各种滤芯的孔结构第102页/共124页分离用各种滤芯的孔大小比较孔径大，可除悬浮污染物，流速快，不易清洗膜孔径小，可除菌，流速快，可清洗，流速小第103页/共124页梯度硅藻土膜管第104页/共124页

外管壁(8000X)外管壁第105页/共124页控制层

控制层膜形貌(8000X)第106页/共124页由大到小逐渐梯度变化√

√

√

√第107页/共124页双控制膜硅藻土滤芯第108页/共124页国际知名企业

国际上使用陶瓷滤芯用于饮用水净化的有:英国Fairey工业陶瓷有限公司瑞士Katadyn韩国的高丽（Korea）陶瓷株式会社其中Fairey（Doulton牌）是国际上最富盛名的家用净水器生产商，已经有150多年生产历史。第109页/共124页放大3000倍中外陶瓷滤芯对比第110页/共124页目前家用净水器行业的发展趋势单一净水技术已不能满足要求。单一、传统净水材料弊端不少。

多孔陶瓷滤芯：粗滤，不能改善口感活性炭净水器：改善口感，易细菌滋生膜分离技术：除菌、口感改善有限

KDF类：除重金属、抑菌

理想的家用净水器应该是将合适的净水材料和净水技术优化组合，扬长避短，达到最佳净水效果。第111页/共124页直饮水用滤芯应具