KDF是一种高纯度的铜合金，能够完美去除水中的重金属与酸根离子，提高水的活化程度，更有利于人体对水的吸收，保护人体健康，促进人体新陈代谢。就是用这种材料制成了KDF滤芯。这种滤芯用在净水器中是一种最好的配置。

　　KDF滤料的使用领域KDF滤料[1]被广泛应用于净化水设备当中，用来去除水中的重金属离子。而一般家用中央净水器也使用KDF滤料，除了去除重金属离子外还能有效去除水中余氯，余氯在经过高温加热后会产生一种致癌物“三氯甲烷”，并且余氯对人体皮肤会造成损害，容易使皮肤发黄、干燥。中央净水设备中的KDF滤料能去除水中余氯，保证家庭用水健康。

　　1．适用范围

　　本指南适用于氯气处理过的市政自来水。包括居民（家用）、商业、学校、公用事业及轻工业、建筑工地和工厂等使用自来水的场所，其用水流量在3~324加仑/分钟（11～1226 L/min）范围内。（其他的KDF处理介质和使用手册函索即寄）

　　2．什么是KDF55处理介质

　　KDF水处理介质是一种独一无二的、新颖的，符合环保要求的水处理介质。是较为理想的水处理方法。KDF55处理介质为高纯铜/锌合金，通过电化学氧化—还原（电子转移）反应有效地减少或除去水中的氯和重金属，并抑制水中微生物的生长繁殖。

　　KDF55处理介质满足美国环境保护署（EPA），联邦药物管理局（FDA）、水质协会（WQA）和国家卫生基金会（NSF）关于饮用水中最高锌和铜含量的标准的要求，如KDF处理介质能去除水中浓度为10ppm的氯，但仍能满足EPA关于饮用水中最高允许含锌量的规定。

　　3．KDF55处理介质的作用及机理

　　KDF处理水的原理是利用氧化还原反应，KDF与水中氧化性有害物质进行电子交换，把许多有害物质变为无害物质。

　　3.1 使用寿命长，可重复循环使用（详见4、5类介绍）

　　3.2 减少矿物结垢

　　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；KDF55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，而不是结晶为方解石型的硬垢。曾有人研究过水中杂质存在对方解石结晶生长的影响，研究发现，即使锌离子的浓度很低时，也能阻止方解石结晶的形成。

　　通过试验可以进一步证明，KDF处理介质防止矿物硬垢的形成和积累，主要是阻止方解石形态碳酸钙的结晶。采用扫描电子显微镜和X射线衍射进行结晶学研究证明，未经KDF处理的水中产生的硬垢是一些相对大的、具有规则形态的针状钙盐和镁盐的结晶，这些盐类质地坚硬、溶解度低、具有网状结构，是玻璃石灰石垢。经过KDF处理介质的水中结成的垢，从根本上改变了碳酸钙（镁）结晶的形态，垢形相对变小，外观平坦呈圆形、颗粒形和棒形，都是由不坚硬的粉状成分组成的，这些成分不会粘附于金属、塑料或陶瓷的表面，很容易用物理过滤方法将它们除去。

　　3.3 减少悬浮固体

　　KDF55处理介质的颗粒平均尺寸大约为60目，最小的颗粒约115目，也能起到物理过滤去除悬浮物质的作用，通常KDF55过滤介质能够有效地去除直径小至50μm的颗粒。

　　由钢铁材料制成的输水管件腐蚀时，铁氧化形成FeO胶体，FeO与KDF接触，也可以发生氧化还原反应，FeO最终形成Fe2O3固体沉淀在KDF表面，可用反冲洗方法将它们去除，化学反应式如下:

　　2Cu+FeO Cu2O+Fe

　　4Fe+3O2 2Fe2O3

　　3.4 去除氧化剂（余氯）

　　KDF55能去除水中的氧化剂，例如余氯。该作用是通过电化学氧化还原反应完成的。氧化还原反应的发生是因为KDF55是由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。在阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应。锌阳极在反应中失去了电子，锌离子成为牺牲者进入溶液，铜阴极上发生游离氯的还原反应，而不会发生金属铜的溶解，水和余氯成为最后的电子接受者，同时生成氢离子、氢氧根离子和氯离子，总反应式如下:

　　Zn+HOCl+H2O+2e- Zn2+ +Cl-+H++2OH-

　　水中其他的氧化剂，如臭氧、溴、碘等与KDF55接触后也能进行氧化还原反应。

　　3.5 抑制微生物的繁殖

　　美国环境保护署将KDF55处理介质作为一种微生物抑制剂，说明该处理介质能起到抑制微生物繁殖的作用，但不能完全杀灭微生物种群。KDF55处理介质不是通过一种机理、而是几种机理控制微生物的生长繁殖，通过每一种的单独作用或协同作用来达到抑制微生物的作用。主要机理包括:氧化还原电位的变化，氢氧根离子和过氧化氢的形成，介质中锌的溶出等。在一般情况下，KDF55处理介质作为反渗透膜的预处理手段时，能够抑制细菌、藻类等微生物的繁殖，从而防止了微生物对膜的破坏。

　　3.5.1 氧化还原电位的变化

　　水通过KDF55处理介质时，其氧化还原电位从+200mV变化到-500 mV，在一般情况下，各种类型的微生物只能在特定的氧化还原电位下生长，电位的大幅度变化，能破坏细菌的细胞，从而控制了微生物的生长。但是，水的氧化还原电位变化很小，用KDF控制细菌，必须使细菌与KDF直接接触，KDF对细菌的抑制作用主要发生于KDF-水接触面上，所以仅靠氧化还原电位的变化并不能完全控制微生物。

　　3.5.2 锌离子对微生物的控制

　　KDF处理介质中释放出来的锌对微生物有明显的控制作用，锌能阻止酶的合成，从而影响有机体的正常生长，达到抑制微生物繁殖的目的。

　　另外，KDF55介质通过阻止叶绿素合成而控制藻类生长，锌离子的存在从本质上降低了有机体从光合作用生产食物的能力，细菌种群的食物和能量来源是依靠藻类群落，藻类的减少将显著影响细菌的生长。

　　3.6 重金属的去除

　　KDF处理介质可以去除水中的重金属离子，如铅、汞、铜、镍、镉、砷、锑、铝和其他许多可溶性重金属离子，它们的去除是通过电化学氧化还原反应和催化作用完成的。

　　KDF55去除重金属离子的机理如下:金属离子镀覆于KDF处理介质的表面或进入KDF晶格中，从而使有毒重金属污染物结合在KDF上。例如，水中溶解的铅离子还原成不溶性的铅原子，并镀覆于KDF介质的表面； X射线衍射研究发现汞的去除是形成了铜—汞合金。

　　KDF处理重金属离子的化学反应式如下:

　　Zn/Cu/Zn+Pb(NO3)2 Zn/Cu/Pb + Zn(NO3)2

　　Zn/Cu/Zn+HgCl2 Zn/Cu/Hg+ ZnCl2

　　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。

　　3.7 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膜表面，KDF55过滤介质有去除硫化氢的功能，生成的硫化铜不溶于水，可在KDF55介质反冲洗时去除，化学反应式如下:

　　Cu/Zn+H2S Cu/Zn+CuS+H2

　　2H2+O2 2H2O

　　4．KDF55处理介质的使用方法及寿命

　　4.1 使用反冲洗装置

　　在大多数以电化学氧化还原过程为基础的水中会形成少量的氧化物，随之而产生的钙/镁沉淀物必须定时清除。选择知名厂家生产的3步循环反冲控制阀、采用高流量反冲装置，可以除去任何滞留在KDF表面的污物，反冲流速应是正常使用流速的2倍。反冲洗时间为10分钟，然后净化漂洗3分钟。每周至少进行两次反冲，如必要时可适当增加，但每次反冲时间不宜超过10分钟。反冲流速受反冲水温、介质的类型、颗粒尺寸、介质密度等因素的影响。

　　KDF55处理介质堆积密度为171磅/立方英尺（2.74g/cm3）。这样高密度介质反冲水流速要达到正常用水流速的2倍，需39gpm/平方英尺（2.65cm/s）的回流速率。如水温比较低可采用稍低的反冲速度。温度稍高的水用较高的水流速度反冲。如果由于泵及管子的尺寸限制使反冲水流速率达不到正常流速的2倍，应使用2个KDF55反应床，并使每一个反应床都达到正常流速的1.5倍。依次类推，当KDF反应床足够多时，反冲也可使用正常的水流速度来完成。（计算略）

　　推荐的操作条件（用3步循环反冲控制阀）

　　正常水流流速（10"床深） 15gpm/平方英尺（57升/分钟）

　　反冲10分钟 速率:正常水流流速的2倍

　　净化/漂洗3分钟 速率； 正常水流流速的2倍

　　介质床扩张 反冲:10～15%

　　无基板 20%

　　最小床深（6"） 10英尺

　　pH范围:饮用水 6.5~8.5

　　溶解性总固体流量 >150ppm(毫克/升)/分钟

　　水温(水流) 350-2120F

　　4.2 KDF55处理介质的高寿命

　　所有的水处理介质都具有一个有效期。硅砂（SiO2）无疑是寿命最长的过滤介质，其次就是使用KDF55处理介质。

　　有两种情况会降低KDF55处理介质的使用寿命，每一种都需很长时间。第一种是水中余氯的含量比锌的溶解量要大得多时，余氯浓度为0.55ppm的市政自来水通过KDF55仅产生0.25ppm的锌，除去10ppm的氯，其锌的含量也不会超标。第二种是KDF55的物理降解，如腐蚀、磨擦或消耗，但是物理作用对KDF55使用寿命影响很小。根据保守的估计，KDF55处理介质的使用寿命为10年。其主要依据如下:

　　* 经过6年的实际应用，由氯的减少量推算出消耗1/3立方英尺的KDF55这样计算其寿命可达25年。

　　* 在实验室内用含10ppm氯的水进行加速实验，使KDF55介质完全消耗掉，推算KDF寿命可达26.5年。

　　* 1/3立方英尺的KDF55介质用200万加仑含0.5~1.2ppm氯的自来水处理两年，推算出其寿命达23.4年。

　　* 一个五口之家（每人每天耗50加仑水）每天用250加仑自来水，含0.5ppm氯通过1/3立方英尺KDF55介质推算出理论寿命为24.4年。

　　5．如何清洗已污染的KDF55介质

　　用盐酸可以清洗受污染的KDF55介质。注意必须在通风良好的地方使用盐酸，切记禁止吸烟和明火，因为处理时产生的氢气易爆。

　　清洗步骤为:将浓盐酸溶解于水中制得稀酸液，使pH值不低于2.5，将稀酸液倒入KDF介质床上，直至稀酸液浸过介质床，然后持续进行反冲约20分钟。反冲直至流出清水，当流出水的pH与进水pH相同时即可。

　　用Quick Brite.清洁剂清洗KDF55介质的方法:

　　1) 排出净水器中的水；

　　2) 加入足够量的强力Quick Brite 浸过KDF介质（1加仑Quick Brite可清洗1/3立方英尺KDF55）；

　　3) 浸泡至少10分钟；

　　4) 搅拌溶液和介质；

　　5) 再浸泡5分钟以上；

　　6) 将清洗剂排放进下水道；

　　7) 用水反冲，漂洗干净，冲洗水排入下水道；

　　8) 用新鲜水重复反冲、漂洗、排水、直至流出清水，pH值达到Quick Brite的值即可。

　　6．KDF55介质标准

　　介质组成 原子化高纯铜锌合金

　　颜色 金黄

　　外观状态 颗粒

　　目数（U.S.Mesh） 10～100目

　　颗粒大小范围 2.00~0.145mm

　　堆积密度 2.4～2.9克/立方厘米（171磅/立方英尺）

　　浊度 >20 NTU

　　味道 无

　　7．用KDF55处理介质进行高纯水生产预处理简介

　　用KDF55介质进行水的预处理是一种简单、低耗的方法。对于微滤、超滤、反渗透膜、离子交换树脂、颗粒状活性炭，KDF介质能够保护这些昂贵易损的水处理组件不受氯、微生物、结垢的影响。此外，KDF55介质能去除高达98%的重金属，如Pb 、Cd、 Ce、 Ag、 Ar、Al、 Se、 Cu、 Hg，另外，借助沉淀在KDF介质上发生的氧化还原反应还可以降低水中碳酸盐、硝酸盐和硫酸盐。

　　影响膜分离工艺效率的主要问题是各种污染物在膜表面的沉积，造成膜表面孔的堵塞，这已是无可争议的事实。KDF55介质与微滤、超滤、反渗透膜、离子交换树脂、颗粒活性炭相比，在提高水处理效率和持续保持高效方面具有更多的优势，消耗更低。

　　8．从厨房水龙头到工业冷却水处理中的应用

　　KDF介质可应用于很多的水处理预处理及污水处理方面。以下为几个例子:

　　8.1 国内研究结果

　　北京工业大学吕亚文等对KDF的反渗透预处理系统中的可行性研究证明:

　　（1） KDF去除余氯的效果明显

　　在实验条件下，出水完全能够满足反渗预处理对余氯含量的要求，甚至在滤速为96m/min的条件下，余氯的去除率仍在99%以上，对霉菌和酵母的去除率更高；除此以外还具有延时杀菌的效果。

　　（2） KDF对重金属离子具有一定的去除作用