凯得菲KDF的作用及作用机理：

　　凯得菲KDF是高纯度的铜/锌合金颗粒；它通过微电化学氧化—还原反应(Redox)进行水处理工作，在与水接触时，合金中的两种金属在亚微观尺度上构成无数微小的原电池系统，这种材料在水中具有强大的反应能力和极快的反应速度，可以清除水中高达99%的氯和水中溶解的铅、汞、镍、铬等金属离子和化合物。对抑制细菌、真菌、污垢、水藻的滋生效果卓著。被用于预处理，主处理与废水处理设备。凯得菲KDF完善或取代现有技术，可大辐度延长了系统寿命，减少重金属、微生物、污垢，降低总费用，减少系统维护。

　　(1)去除强氧化剂(余氯)

　　凯得菲KDF具有强大的还原能力，能去除水中的各种强氧化剂，对余氯特别有效。凯得菲KDF是由铜、锌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，构成原电池。锌阳极在反应中失去了电子，生成锌离子进入溶液，铜阴极上发生游离氯的还原反应，水和余氯成为最后的电子接受者，

　　反应式如下：

　　Zn+Cl2=Zn2++2Cl-

　　Cl2+H2O=HClO+HCl

　　Zn+2H++ClO-= Zn2++Cl- +H2O

　　Zn+H++ HClO= Zn2++Cl- +H2O

　　水中其他的氧化剂，如臭氧、溴、碘等与凯得菲KDF接触后也能发生类似的氧化还原反应。

　　(2)去除重金属

　　凯得菲KDF处理介质可以去除水中的多种金属离子，如铅、汞、铜、镍、鎘、砷、锑、铝和其他许多可溶性重金属离子，它们的去除是通过置换反应和物理和化学吸附反应来完成的。 凯得菲KDF去除重金属离子的机理如下：金属离子与凯得菲KDF中的锌发生置换反应，生成的金属吸附在凯得菲KDF表面，或进入凯得菲KDF晶格中，从而使有毒重金属污染物结合在凯得菲KDF上。例如，水中溶解的铅离子还原成不溶性的铅原子，并吸附于凯得菲KDF介质的表面；汞离子与凯得菲KDF也发生类似的反应，X射线衍射研究发现汞的去除是形成了铜—汞合金。 凯得菲KDF处理重金属离子的化学反应式如下：Zn/Cu/Zn+Pb2+→Zn/Cu/Pb+Zn2+ Zn/Cu/Zn+Hg2+→ Zn/Cu/Hg + Zn2+

　　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)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滤膜表面，凯得菲KDF过滤介质有去除硫化氢的功能，生成的硫化锌不溶于水，可在凯得菲KDF介质反冲洗时去除，化学反应式如下： 

　　Cu/Zn + H2S→Cu + ZnS(沉淀) + H2

　　2H2+O2→ 2H2O 

　　(4)减少悬浮固体 凯得菲KDF处理介质的颗粒平均尺寸大约为60目，最小的颗粒约110目，也能起到物理过滤去除悬浮物质的作用，通常凯得菲KDF过滤介质能够有效地去除直径小至50μm的颗粒。

　　(5)减少矿物结垢

　　凯得菲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；凯得菲KDF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，由于凯得菲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，凯得菲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，未经凯得菲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。经过凯得菲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。

　　(6)抑制微生物的繁殖

　　凯得菲KDF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。

　　①氧化还原电位的变化 水通过凯得菲KDF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，用凯得菲KDF控制细菌，必须使细菌与凯得菲KDF直接接触，凯得菲KDF对细菌的抑制作用主要发生于凯得菲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。

　　②氢氧根离子和过氧化氢

　　美国印第安纳州南本德圣母大学在研究凯得菲KDF处理介质降低水中铁离子浓度时发现，在凯得菲KDF将二价铁氧化到三价铁的过程中会产生氢氧根离子和过氧化氢，这就可以抑制那些在低氧化电位时尚能存活，但对氢氧根离子和过氧化氢敏感的微生物，但是氢氧根离子和过氧化氢的寿命短，只是在过滤过程中具有高的反应活性，对微生物的抑制效果比较明显，在流出水中的残余效应比较小。

　　③锌离子对微生物的控制

　　凯得菲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，凯得菲KDF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。

　　凯得菲KDF的可应用范围凯得菲KDF可广泛用于预处理，主处理与废水处理设备中。它们大多与活性碳颗粒过滤器，碳块或管内过滤器共同使用。也可单独使用。

　　用凯得菲KDF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，凯得菲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，凯得菲KDF介质能去除高达98%的重金属，如Pb、Cd、Ce、Ag、Ar、Al、Se、Cu、Hg，另外，借助沉淀在凯得菲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。凯得菲KDF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。

　　(1)去除市政饮用水中的余氯

　　凯得菲KDF处理介质正日益被用来替代或与活性炭过滤器联合使用，去除市政自来水中的余氯(可高达99%)，其主要特点是使用寿命长。进行凯得菲KDF介质预处理可延长颗粒活性炭的使用寿命，并保护活性炭滤层免受细菌污染。使碳的去污能力提升到原来的15倍。并且凯得菲KDF使更小型的碳过滤器的使用成为可能，从而降低了使用成本。

　　(2)保护反渗透装置 反渗透膜很容易受氯腐蚀。凯得菲KDF介质可代替活性炭处理以保护反渗透(RO)装置免受氯气、细菌污染。 活性炭过滤器也可有效地去除余氯，但是由于活性炭在高氯水中会很快吸附饱和，所以在操作时必须严格控制水中氯气的浓度，而且活性炭过滤床容易孳生细菌。凯得菲KDF处理介质除氯率高，有抑制微生物繁殖的作用，因而可为反渗透膜提供了稳定、长期的保护。 美国现代中西部门诊部实验室处理量为355L/d的反渗透装置，装了凯得菲KDF过滤介质预处理设备后，膜的使用寿命明显延长。实验室的操作管理人员的报告表明：反渗透膜工作了整整八年，给美国病理学院提供了大量试剂用水，出水水质一直保持在一级水平。 

　　(3)抑制冷却水中细菌及藻类的繁殖、减少结垢 冷却塔及水冷式热交换器中的水常被加温并曝于空气——因而成为细菌、藻类繁殖的绝好温床(例如Legionella(军团病)可得自冷却塔)。传统化学法通过投加药剂控制冷却塔中藻类及细菌生长，其费用昂贵，后续污水处理成本也高。 凯得菲KDF处理介质处理冷却水成本低，可有效控制藻类及细菌生长，不使用对环境有害的化学物质。另外，经凯得菲KDF介质处理后的水可减少硬水垢的生成。(4)凯得菲KDF处理介质与其它净水系统 凯得菲KDF介质可以控制颗粒活性炭层或活性炭滤芯内细菌、藻类的繁殖。当活性炭与凯得菲KDF处理介质一起使用时，活性炭去除有机杂质及余氯的能力增强。 凯得菲KDF处理介质也可以代替渗银活性炭。从而降低成本。也避免了渗银活性炭银的毒性造成的潜在危险。(5)去除有害重金属及其他可溶性重金属离子

　　凯得菲KDF介质，可单独用来从水中除去铅、汞、砷等有害重金属以达到满足饮用水的要求。以除砷为例，美国《水工艺》杂志1994年第4期报导，当进水含砷量为5mg/l，凯得菲KDF过滤处理后水中含砷量为0.01mg/l，去除率99.7%。在应用凯得菲KDF除砷时，毋需投加药剂，所需设备也较简单，仅需配备一台凯得菲KDF过滤器，处理过程也十分迅速，其过滤速度是一般采用石英砂的机械过滤器的三倍，因而设备占地面积也较小。

　　三、凯得菲KDF的其他优点凯得菲KDF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，其次就是使用凯得菲KDF处理介质。有两种情况会降低凯得菲KDF处理介质的使用寿命，每一种都需很长时间。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的市政自来水通过凯得菲KDF仅产生0.25ppm的锌，除去10ppm的氯，其锌的含量也不会超标。第二种是凯得菲KDF的物理降解，如腐蚀、磨擦或消耗，但是物理作用对凯得菲KDF使用寿命影响很小。保守的估计凯得菲KDF处理介质的使用寿命也在10年以上。

　　提供高质量的家庭用水

　　天然无毒的高纯铜锌合金凯得菲KDF)减少了饮用水与其它家庭用水中的细菌，重金属，氯及其它有害成份。使用户看不到氯的影响，如片状皮肤干燥，头发操作浴缸与蓬头中的青苔，绿藻的减少。从而得到口感更好，杂味更少的水质。

　　四、总结

　　凯得菲KDF已经在国外水处理行业中得到普遍使用，但国内企业应用较少。我公司通过不断的尝试，使其成功的国产化，在自有产品中使用，有良好的使用效果，并通过了北京市防疫站的鉴定。从国内外的用户反馈来看，也达到了国外同类产品的水平。可以预见，随着国内企业对凯得菲KDF的逐步认知，凯得菲KDF在国内水处理行业中必将得到更加广泛的应用。