KDF電化學金屬濾料的作用機理
KDF電化學金屬濾料是高純度的銅/鋅合金顆粒，它通過微電化學氧化-還原反應（電子轉移－Redox）進行水處理工作。在與水接觸時，合金中的兩種金屬在亞微觀尺度上構成無數小的原電池系統，這種材料在水中具有強大的反應能力和極快的反應速度，隨著電子的轉移化學反應的進行，有害物質轉化為無害成分，從而達到凈水的目的。
KDF電化學金屬濾料濾料利用微電化學氧化還原機理將水中有害的余氯轉化為無害的氯離子，該材料可以清除水中高達99%的氯；作為催化劑將有害的可溶性重金屬離子還原為原子，附著于濾料表面，通過反沖洗去除，水中溶解的鉛、汞、鎳、鉻等金屬離子和化合物均可達到有效去除。同時這種微電作用還能使水中絕大多數的病菌難以承受電位變化而被殺死，因此對抑制細菌、真菌、污垢、水藻的滋生效果卓著。另外經過KDF電化學金屬濾料過濾后的水，水中鈣鎂離子不再形成難溶的方解石晶體，而形成松軟的規則結晶，不容易結垢。
一、KDF電化學金屬濾料去除強氧化劑的作用機理
KDF電化學金屬濾料具有強大的還原能力，能去除水中的各種強氧化劑，對余氯特別有效。
KDF電化學金屬濾料是由銅、鋅二種不同的金屬組成的，與水接觸時，合金中電位正的銅成為陰極，而電位負的鋅是陽極，構成原電池。鋅陽極在反應中失去了電子，生成鋅離子進入溶液，銅陰極上發生游離氯的還原反應，而不會發生金屬銅的溶解，水和余氯成為最后的電子接受者，同時生成氫離子、氫氧根離子和氯離子總反應式如下：
Zn+HOCl+H2O+2e—Zn2++Cl-+H++2OH-
水中其他的氧化劑，如臭氧、溴、碘等與凱得菲電化學金屬濾料接觸后也能發生類似的氧化還原反應。
二、KDF電化學金屬濾料去除重金屬作用機理
KDF電化學金屬濾料處理介質可以去除水中的多種重金屬離子，如鉛、汞、銅、鎳、鎘、砷、銻、鋁和其他許多可溶性重金屬離子，它們的去除是通過置換反應和物理、化學吸附反應來完成的。
KDF電化學金屬濾料去除重金屬離子的機理如下：金屬離子吸附于KDF電化學金屬濾料處理介質的表面并與KDF電化學金屬濾料中的鋅發生置換反應，生成的金屬或吸附在KDF電化學金屬濾料表面，或進入KDF電化學金屬濾料晶格中，從而使有毒重金屬污染物結合在KDF電化學金屬濾料上。
例如，水中溶解的鉛離子還原成不溶性的鉛原子，并吸附于KDF電化學金屬濾料介質的表面,汞離子與KDF電化學金屬濾料也發生類似的反應，X射線衍射研究發現汞的去除是形成了銅－汞合金。KDF電化學金屬濾料處理重金屬離子的化學反應式如下：
Zn/Cu/Zn+Pb2+ →Zn/Cu/Pb+Zn2+
Zn/Cu/Zn+Hg2+→Zn/Cu/Hg+Zn2+
因此，金屬離子在水的pH升高時水解形成金屬氫氧化物沉淀，也能去除金屬離子。
三、 KDF電化學金屬濾料去除硫化氫作用機理
在應用膜法進行水處理時，如果選用地下水作水源，水中可能存在硫化氫，硫化氫如被氧化成硫磺就會污染濾膜表面，KDF電化學金屬濾料過濾介質有去除硫化氫的功能，生成的硫化銅不溶于水，可在KDF電化學金屬濾料介質反沖洗時去除，化學反應式如下：
Cu/Zn + H2S → Cu/Zn + CuS + H2
2H2 +02 →2H20
四、KDF電化學金屬濾料減少懸浮固體作用機理
KDF電化學金屬濾料處理介質的顆粒平均尺寸大約為60目，最小的顆粒約110目，也能起到物理過濾去除懸浮物質的作用，通常KDF電化學金屬濾料過濾介質能夠有效地去除直徑小于至50μm的顆粒。
由鋼鐵材料制成的輸水管件腐蝕時，鐵氧化形成FeO膠體，FeO與KDF電化學金屬濾料接觸，也可以發生氧化還原反應，FeO最終形成Fe2O3固體沉淀在KDF電化學金屬濾料表面，可用反沖洗方法將它們去除，化學反應式如下：
Zn + FeO ＝ ZnO + Fe
4Fe + 3O2＝2Fe2O3
五、KDF電化學金屬濾料減少礦物質結垢作用機理
KDF電化學金屬濾料處理介質對碳酸鈣垢的作用有以下兩個方面。
一方面，根據pH、二氧化碳濃度和碳酸鈣溶解度之間的關系，當二氧化碳從溶液中除去時，pH值升高，因而使碳酸鈣的溶解度降低。KDF電化學金屬濾料通過電化學反應也使水的PH值升高，降低碳酸鈣的溶解度，結果使碳酸鈣垢容易析出。
另一方面，由于KDF電化學金屬濾料處理介質中鋅離子的溶出，水中的鋅離子含量有所增加，水中鋅離子的存在能改變垢的晶體生長機理，使水中的碳酸鈣垢以文石的結晶形態產生沉淀，在容器的器壁上形成軟垢，而不是結晶為方解石型的硬垢。曾有人研究過水中雜質存在對方解石結晶生長的影響，研究發現，即使鋅離子的濃度很低時，也能阻止方解石結晶的形成。
通過試驗可以進一步證明，KDF電化學金屬濾料處理介質防止礦物硬垢的形成和積累，主要是阻止方解石形態碳酸鈣的結晶。采用掃描電子顯微鏡和X射線衍射進行結晶學研究證明，未經KDF電化學金屬濾料處理的水中產生的硬垢是一些相對大的、具有規則形態的針狀鈣鹽和鎂鹽的結晶，這些鹽類質地堅硬、溶解度低、具有網狀結構，是玻璃石灰石垢，經過KDF電化學金屬濾料處理介質的水中結成的垢，從根本上改變了碳酸鈣（鎂）結晶的形態，垢形相對變小，外觀平坦呈圓形、顆粒形和棒形，都是由不堅硬的粉狀成分組成的，這些成分不會粘附于金屬、塑料或陶瓷的表面，很容易用物理過濾方法將它們除去。
六、KDF電化學金屬濾料抑制微生物繁殖作用機理
KDF電化學金屬濾料處理介質不是通過一種機理、而是幾種機理控制微生物的生長繁殖，通過每一種的單獨作用或協同作用來達到抑制微生物的作用。主要機理包括：氧化還原電位的變化，氫氧根離子和過氧化氫的形成，介質中鋅的溶出等。在一般情況下，KDF電化學金屬濾料處理介質作為反滲透膜的預處理手段時，能夠抑制細菌、藻類等微生物的繁殖，從而防止了微生物對膜的破壞。
1、氧化還原電位的變化
水通過KDF電化學金屬濾料處理介質時，其氧化還原電位從＋200mV變化到－500mV，在一般情況下，各種類型的微生物只能在特定的氧化還原電位下生長，電位的大幅度變化，能破壞細菌的細胞，從而控制了微生物的生長。但是，水的氧化還原電位變化很小，用KDF電化學金屬濾料控制細菌，必須使細菌與KDF電化學金屬濾料直接接觸，KDF電化學金屬濾料對細菌的抑制作用主要發生于KDF電化學金屬濾料與水接觸面上，所以僅靠氧化還原電位的變化并不能完全控制微生物。
2、氫氧根離子和過氧化氫
在KDF電化學金屬濾料將二價鐵氧化到三價鐵的過程中會產生氫氧根離子和過氧化氫，這就可以抑制那些在低氧化電位時尚能存活，但對氫離子和過氧化氫敏感的微生物，但是氫氧根離子和過氧化氫的壽命短，只是在過濾過程中具有高的反應活性，對微生物的抑制效果比較明顯，在流出水中的殘余效應比較小。
3、離子對微生物的控制
KDF電化學金屬濾料處理介質中釋放出來的鋅對微生物有明顯的控制作用，鋅能阻止酶的合成，從而影響有機體的正常生長，達到抑制微生物繁殖的目的.另外，KDF電化學金屬濾料介質通過阻止葉綠素合成而控制藻類生長，鋅離子的存在從本質上降低了有機體從光合作用生產食物的能力，這將顯著影響細菌的生長。
可見，使用KDF多金屬濾料介質進行水處理是一種簡單、低耗的方法，可與微濾、超濾、納濾、反滲透膜、離子交換樹指、顆粒活性碳等方法聯用，保護這些昂貴的水處理組件不受氯、微生物、礦物質結垢的影響，在提高水處理安全性的前提下提高系統的使用壽命，減少系統維護，降低系統運行費用。
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