中国净水器研究现状与展望

周雨宁 王冰 付嘉 杨超龄 盘其鑫 刘小林 王殿惠

摘要：随着生活水平提高，水资源的污染也逐渐加剧。净水器已经普遍走进家庭当中。净水器已经从原本的从单一的活性炭吸附向复合型多功能净水器转变。本文介绍净水器的分类以及对其未来进行展望。

关键词：净水器；活性炭；膜滤；矿化

1 引言

随着我国快速发展，粗放型经济条件下也带来环境的污染，水资源尤为严重。净水器已经从大众眼中脱颖而出，它是一种小型水处理设备，起源于英国霍乱疾病。[1]现阶段在给水处理工艺常规处理基础上的自来水，面临着长距离管网污染的缺陷，市政管网末端用水并不能达到饮用水的标准，净水器的到来不仅能满足生活直饮水的需求同时可以减少瓶装水、桶装水的使用量，降低环境的二次污染同时提高饮用水质量，标志着我国人民的生活水平的提升。但是净水器在实际生活中也存在待整改的一些问题。

2 净水器现状

根据水质处理结果将净水机分为三大类分别为常用水质净水器、纯净水质净化器、矿化水质净水器。由于净水器要求的净水效果不同，净水技术也有所差异，如下表1所示。

2.1 常见水质净水器

活性炭水质净水器应用活性炭作为滤芯，依靠比表面积高、孔隙率大具有很强的吸附性能，是目前水处理中最常用的净水材料。其中活性炭根据其結构不同又分为粉末活性炭净水器、碳纤维活性炭净水器、颗粒活性炭净水器。[2]粉末活性炭处理器中的粉末活性炭制备容易、价格较低、吸附能力强但是再生比较困难、不易再次利用。碳纤维活性炭净水器具有吸附能力强、效率高等优势。颗粒活性炭净水器价格较贵、处理效果较好、但是可以重复利用。现阶段活性炭已经从比表面积和孔结构发展到表面活话官能团来提高其化学吸附能力，将银负载在活性炭上对活性炭进行改性可以抑制水中细菌滋生、去除水中悬浮的细菌、病毒等微生物。

2.2 纯净水水质净水器

反渗透水质净水器的核心是滤膜，在加压泵的作用下将水分子压滤到膜的另一侧，利用内外压力差将水与其他杂质进行分离，除去水中的有机物、微生物、溶解性盐等，水质优于纯水，多应用于海水淡化。但是反渗透净水过程中由于内外压力过大，会把溶解性矿物质滤掉，减少人体有意元素的吸收、净水量较低、容易出现反渗透膜堵塞。反渗透水质净水器对有机物、无机阴离子、部分重金属的去除率在80%以上。[3]市面上净水器大致将几种滤芯相互组合，前处理滤芯一般选取活性炭、微滤膜、超滤膜等；最后处理采用反渗透膜，可以有效去除水体当中的总有机碳、硬度、浊度等，因此滤芯多级连用被广泛采用。[4]

2.3 矿化水质净水器

矿化水质净水器是现阶段研究比较多的一种类型。它是利用特定的矿石，[5]在水净化中不仅可以吸附水中的重金属、有机物、细菌等杂质同时在水中浸泡的过程中溶解出人体所需的微量元素和矿物质，同时可以使某些水体当中的杂质矿化。目前矿化主要采用的是矿解石、麦饭石等一类矿物高温煅烧而成，含有特有的阴离子团，可以吸附水中的阳离子包括细菌、色素等阳离子团，在抑制细菌有游离能力；同时麦饭石等一类矿物可以溶解出对人体有利的常量元素。但是矿石的无机物等矿物质含量过高，人体不易吸收同时若释放出放射性元素，可能人体健康会受到威胁。

3 净水器发展趋势

随着膜滤技术、加压水泵技术的改良，负载紫外光照、红外装置、水流指示器、余氯检测器，是净水器的性能不断提升。净水市场已经进入平稳增长阶段，但是降低净化过程的废水量、降低换芯成本、减少滤芯滤膜的污染仍是未来待解决的问题。电离、活性炭、麦饭石、紫外线搭配在一起，[6]前处理减少中期处理的活性炭孔隙的堵塞率，最后紫外线可以杀死水中的微生物，在保留水源中微量元素的同时降低水体微生物的危害。在物联网时代，可以将净水处理过程的水质的各项指标传输到端口，实时检测到水质处理情况，保障用水安全的同时对净水实时监控。随着大批量科研单位加盟水质净水器研发领域，新型材料和技术的引进，将提高净水器性能的同时充分解决人们对高品质饮用水的刚需。[7]

4 结语

我国净水器普及逐渐加快，每年增长速度以30%增加。实质上净水器处理核心是粗滤到吸附最后精滤的过程。处理方式多样同时效果也不同，将两种或两种以上不同的净化方式相结合重组的净水器，可以更好地去除水中目标性杂质，提高净水能力。但是在净水器截留细菌等，长时间会形成生物膜影响饮用水水质，在与空气接触或者是净水器中的滤膜、滤芯等空隙率较大等有利于微生物粘附，为微生物提供滋生的营养与繁殖条件，因此未来可以将净水器各个指标进行实时监测，及时进行更换与维修。同时新型材料和技术的引进，将提高净水器处理效率，为人们提供更优质的饮用水。

参考文献：

[1]蒋莉蓉.家用净水器技术与其展望[J].中山大学研究生学刊（自然科学.医版），2016，37（01）：25-34.

[2]丁秋华，何欢，任凌颖，王蒙蒙.国内外家用净水器及活性炭滤芯的技术标准现状分析[J].净水技术，2017，36（11）：7-12.

[3]傅修军，杨闯，牛翰彬.活性炭滤芯净水效果的影响因素研究[J].山西化工，2017，37（04）：140-143+152.

[4]张彦鲁，王新魁.反渗透净水器的净化效果分析[J].广东化工，2016，43（17）：170-171

[5]李昆，王健行，魏源送.纳滤在水处理与回用中的应用现状与展望[J].环境科学学报，2016，36（08）：2714-2729.

[6]Noriaki Seko，Hiroyuki Hoshina，Noboru Kasai，Takuya Shibata，Seiichi Saiki，Yuji Ueki. Development of a water purifier for radioactive cesium removal from contaminated natural water by radiation-induced graft polymerization[J]. Radiation Physics and Chemistry，2017.

[7]陈新波，董飞龙，李训超，李聪.家用净水器滤芯的性能比较研究J].科技通报，2017，33（07）：179-183.

基金项目：国家自然科学基金：基于磷酸盐还原体系的兼氧MBR气化除磷机制研究（51508343）；沈阳建筑大学博士后基金资助项目.