不同类型净水器净化效果分析

周平发 顾 意 陈子斌 王世乾 张细燕

（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519070）

引言

目前，饮水水源受污染的情况日益严重，消毒副产物、重金属以及微生物等威胁着人们的健康。水质污染物的种类也不断增加，出现了内分泌污染物、抗生素-药物残留及其代谢物等[1]。

随着人民生活水平和健康意识的提高，人们对饮用水水质已不满足能喝到水，而是要喝好水，喝利于人体安全健康的水。各种形式的净水器和饮水机也在家庭、小区、校园、办公楼、公共场所逐渐普及。清华大学水质专家刘文君教授将水质标准的发展分为：卫生、安全和健康三个阶段。我们已经经历了卫生阶段，现在正处于水质安全的阶段，健康的理念正在萌芽和发展中[2]。随着生活水平的不断提高，人们对饮用水的品质提出了更高的要求，人们正在寻找一种安全可靠、健康的饮水方式。

据奥维网统计2020年净水市场规模为376亿，其中净水设备销售中纯水机比例高达81 %，纯水已成为净水中的主流。纯水机以反渗透技术为依托通过物理筛分机理去除水中的污染物，从而保障水质安全。但是去除有害的同时也将水体中的有益元素一起去除。其他的非纯水净水设备主要为活性炭或者纳滤机，主要通过选择吸附和物理截留水体中的污染物，保留水中有益元素，宣传健康净水器。

本文以生活饮用水中的消毒副产物、重金属、无机阴离子和有益矿物元素为研究对象，探讨不同类型净水器对饮用水中这3大类污染物的去除效果及有益矿物元素的保留效果，为客户选择适宜的净水器提供参考。

1 实验部分

1.1 净水器信息

市售某品牌反渗透净水器；市售某品牌纳滤净水器；市售某品牌进口活性炭净水器，其核心技术为活性炭选择吸附技术，宣传可以去除重金属、细菌、有机物等，保留有益矿物质元素，打造直饮矿泉水。

1.2 实验仪器

电感耦合等离子质谱仪7500 a（美国Agilent公司）、气相色谱质谱联用仪（Agilent 7890A GC-5975CMS和Thermo TSQ Quantum）、气相色谱仪（岛津QP2010）。

1.3 检测项目及方法

将净水器接通珠海自来水，按照说明书冲洗后运行约1 h后，分别采集三种市售净水器净化前后的水样，选取GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》中的2种消毒副产物（包括三氯甲烷和四氯化碳），10项金属指标（包括铁、锰、铜、铝、砷、镉、铬六价、铅、汞和硒）和4项阴离子指标（包括氟化物、氯化物、硝酸盐氮和硫酸盐），按照《生活饮用水卫生标准》中规定的标准检验方法进行检测。有益矿物元素钾、钙、镁含量采用电感耦合等离子质谱仪检测。

2 对不同污染物的净化结果与分析

2.1 消毒副产物的净化效果

消毒副产物是指用消毒剂对饮用水消毒时，消毒剂与水中含有的天然有机物反应生成的化合物。目前在饮用水中检出含量最高的为三卤甲烷，普遍认为三卤甲烷与人类癌症的发病率有关[3]。美国环境保护局的安全水法中将三氯甲烷列为致癌物[4]。

从表1测试结果来看，净化前三氯甲烷和四氯化碳的浓度水平均未超出GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》规定的标准限值。三种净水器对三氯甲烷和四氯化碳的去除率都在90 %以上，净化后三氯甲烷和四氯化碳的浓度水平均未超出《生活饮用水水质处理器卫生安全与功能评价规范-反渗透处理装置》（2001）和《生活饮用水水质处理器卫生安全与功能评价规范-一般水质处理装置》（2001）规定的标准限值。由此可见，三种净水器对消毒副产物有很好的去除效果。

表1 三种净水器对饮用水中消毒副产物净化前后的浓度及净化率

2.2 重金属的净化效果

重金属离子对人体具有强烈的毒害作用，甚至可致癌、致畸、致突变[5]。

从表2的测试结果来看，净化前10种重金属的浓度水平均未超出GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》规定的标准限值。三种净水器对10种重金属的去除效果各不相同，其中反渗透净水器、纳滤净水器和进口活性炭净水器对10种重金属均有一定的去除效果，去除率分别在82.05～99.32 %，64.10～95.95 %和61.54～87.64 %。对于相同一种重金属，反渗透净水器的去除效果最好，其次为纳滤净水器，最后为进口活性炭净水器。净化后的10种重金属浓度水平均未超出《生活饮用水水质处理器卫生安全与功能评价规范-反渗透处理装置》（2001）和《生活饮用水水质处理器卫生安全与功能评价规范-一般水质处理装置》（2001）规定的标准限值。

表2 三种净水器对饮用水中重金属净化前后的浓度及净化率

2.3 无机阴离子的净化效果

氟的毒性危害包括对人体肌肉骨骼系统的不利影响（氟骨病、易骨折等）、对神经系统的不利影响（如智力缺陷）、内分泌干扰效应和致癌风险；氯离子和硫酸盐浓度过高往往影响水质的口感[6]。硝酸盐有可能经硝酸盐还原菌作用变成亚硝酸盐，形成致癌物质亚硝基胺，对人体健康构成危险[7]。

从表3的测试结果来看，净化前4种无机阴离子的浓度水平均未超出GB 5749-2006《饮用水卫生标准》规定的标准限值。三种净水器对4种无机阴离子的去除效果各不相同，其中反渗透净水器和纳滤净水器对4种无机阴离子均有一定的去除效果，反渗透净水器的去除效果最好，去除率76.55～99.49 %；其次为纳滤净水器，去除率64.56～97.30 %。进口活性炭净水机对4种无机阴离子无任何去除效果。

表3 三种净水器对饮用水中无机阴离子净化前后的浓度及净化率

2.4 有益矿物元素的净化效果

饮水中有益矿物元素钙、镁对于心血管、骨骼健康具有重要的保护作用[8]。

从表4的测试结果来看，三种净水器对3种有益矿物元素的去除效果各不相同，其中反渗透净水器和纳滤净水器对3种有益矿物元素均有一定的去除效果，反渗透净水器的去除效果最好，去除率83.19～97.57 %；其次为纳滤净水器，去除率75.19 ～96.60 %。进口活性炭净水机对3种有益矿物元素无任何去除效果，可以很好的保留这些有益元素。

表4 三种净水器对饮用水中有益矿物元素净化前后的浓度及净化率

3 结论

去除水中有害物质，保留有益物质的健康饮水是人们最求的目标。从现有成熟的技术来看，反渗透、纳滤和特异性吸附技术都不能达完全到这种要求，3种技术都存在一定的缺陷。反渗透和纳滤技术去除有害物质的同时也将有益矿物元素去除了，特异性吸附技术可以保留有益矿物元素，但是去除有害物质的能力水平有限。虽然市场上也有反渗透加再矿化技术，但是矿化剂的种类、浓度及搭配还需深入基础研究方能保证安全。从测试结果来看，反渗透净水器仍然是饮水安全的重要保障手段。