净水知识解读之——滤芯和膜的材料应用分析
慧聪净水网6.1PP棉滤芯
PP滤芯(又称熔喷滤芯))是一种采用无毒无味聚丙烯为原料。pp滤芯具有孔径均匀，外疏内密的深层过滤结构，并具有过滤效率高，耐酸碱的优良特性。能有效地除去液体中的悬浮物、微粒、铁锈等杂质。（一般只用于要求不高的粗滤，去除水中泥沙、铁锈等大颗粒物质）；
特点：
(1)、滤芯孔径致密、均匀，过滤效率高。由于颗粒会在滤芯孔道中发生架桥现象，使小于孔道的颗粒也能被阻拦住，过滤效率在98％以上。
(2)、自身洁净度高，对水质无污染。
(3)、耐酸、碱等化学试剂及有机溶剂的腐蚀。
(4)、强度大，当过滤进出口压差为0.4mpa时，滤芯不变形。压力高时可以在内衬聚丙乙烯支架(或不朽钢骨架)
(5)价格便宜,多用于第一级过滤,一次性使用。
6.2陶瓷滤芯
陶瓷膜也称CT膜，最小过滤精度0.1um。具有分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高等优点。（一般只用于要求不高的粗滤，去除水中泥沙、铁锈等大颗粒物质）；
6.3活性炭滤芯
活性炭又称活性炭黑。是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。
物理性状：黑色无定形粒状物或细微粉末。无臭。无味。无砂性。不溶于任何溶剂。
作用：脱色和过滤，去除水中异色、异味。
按材质分类：
6.3.1椰壳活性炭：采用优质进口椰子壳为原料精制而成，外形为不定形颗粒，具有机械强度高，孔隙结构发达，比表面积大，吸附速度快，吸附容量高，易于再生，经久耐用等特点。
6.3.2果壳活性炭：果壳活性炭主要以果壳和木屑为原料，经炭化、活化、精制加工而成。具有比表面积大、强果壳活性炭度高、粒度均匀、孔隙节构发达、吸附性能强等特点。并能有效吸附水中的游离氯、酚、硫、油、胶质、农药残留物和其他有机污染以及有机溶剂的回收等。
6.3.3木质活性炭：以优质木材为原料，外形为粉末状，经高温炭化、活化及多种工序精制而成木质活性炭，具有比表面积大，活性高，微孔发达，脱色力强，孔隙结构较大等特点，孔隙结构大，能有较吸附液体中的颜色等较大的各种物质、杂质。
6.3.3.1木质柱状活性炭：采用优质木屑、椰壳等为原料，经粉碎、混合、挤压、成型、干燥、炭化、活化而制成。
柱状活性炭比传统的煤质柱状炭灰份低、杂质少、气相吸附值、CTC占绝对优势。产品孔径分布合理，达到最大吸附与脱附，从而大大提高产品的使用寿命（平均2-3年），是普通煤质炭的1.4倍。有柱状和球形颗粒等规格。
6.3.4煤质活性炭：用优质无烟煤作为原料精制而成，外形分别为柱状、颗粒、粉末、蜂窝状、球形等形状，具有强度高，吸附速度快，吸附容量高，比表面积较大，孔隙结构发达，孔隙大小在于椰壳活性炭和木质活性炭之间。
6.3.4.1煤质柱状活性炭：煤质柱状活性炭选用优质无烟煤为原料，采用先进工艺精制加工而成，外观呈黑色圆柱状颗粒；具有合理的孔隙结构，良好的吸附性能，机械强度高，易反复再生，造价低等特点。
6.3.4.2煤质颗粒活性炭：选用优质无烟煤为原料，采用先进的工艺精制而成，外观为黑色不定型颗粒。具有空隙结构发达，比面积大，吸附能力强，机械强度高，床层阻力小，化学稳定性能好，易再生，经久耐用等优点。
6.3.5净水活性炭：净水系列活性炭选用优质果壳椰子壳为原料，采用先进的生产工艺精制加工而成。产品具有孔隙结构发达，强度高，杂质含量低，颗粒度适当，阻力小，易于再生等优点。对水质净化有极好的效果，它不但能除去异臭异味，提高水的纯净度。对水中各种杂质如氯、酚、砷、铅、氰化物、农药等有害物质也有很高的去除率。
6.4超滤膜：
此图为超滤膜图片
此图为超滤膜过滤流程图
超滤起源于是1748年，Schmidt用棉花胶膜或璐膜分滤溶液，当施加一定压力时，溶液（水）透过膜，而蛋白质、胶体等物质则被截留下来，其过滤精度远远超过滤纸，于是他提出超滤一语，1896年，Martin制出了第一张人工超滤膜，其20世纪60年代，分子量级概念的提出，是现代超滤的开始，70年代和80年代是高速发展期，90年代以后开始趋于成熟。
超滤膜筛分过程是以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。每米长的超滤膜丝管壁上约有60亿个0.01微米的微孔，其孔径只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过，而最小细菌的体积都在0.02微米以上，因此细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来，从而达到净化过程。
6.4.1超滤膜的分类：超滤膜根据膜材料的不同，可分为无机膜和有机膜、无机膜（主要是陶瓷膜和金属膜）。
6.4.1.1有机膜
有机膜主要是由高分子材料制成，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚偏氟乙烯等等。根据膜形状的不同，可分为平板膜、管式膜、毛细管膜、中空纤维膜等。目前，市面上家用净水器用的膜基本上都是中空纤维膜
6.4.1.2无机膜
无机膜中，陶瓷超滤膜在家用净水器中应用比较多。陶瓷膜寿命长，耐腐蚀，但出水有土味，影响口感。同时陶瓷膜易堵塞，清洗不易。中空纤维超滤膜由于其填充密度大，有效膜面积大，纯水通量高，操作简单易清洗等优势，被广泛应用于家用净水行业。
6.4.2PVC（聚氯乙烯）合金超滤膜
PVC合金超滤膜，采用0.01微米—0.1微米极细孔径的膜作为过滤介质。当自来水通过超滤膜时，其中的对人体有害的悬浮颗粒、细菌、病毒、胶体以及大分子有机物会被截留清除。PVC合金超滤膜的发明人陈良刚告诉记者，经过该工艺处理的直饮水，细菌残留量少于百万分之一，完全满足饮用要求。
特性：精度高、能耗低、抗污染、通量大。
6.4.3PVDF（聚偏氟乙烯）超滤膜
产品具有高通量、高强度、耐污染且耐腐蚀的特点。是国际上工程界和学术界公认的高抗污染膜材料。其最大的特点是极高的化学稳定性。而化学稳定性决定了其突出的抗氧化能力和耐酸碱性能。
特性：
A、PVDF亲水性较差；
B、PVDF具有优良的耐紫外线和高能辐射性；
C、PVDF具有优良的耐化学腐蚀性、优良的耐高温色变性和耐氧化性；
D、PVDF具有优良的耐磨性、柔韧性、很高的抗涨强度和耐冲击性强度。
E、能在较宽的PH（1-13）范围内使用，可以在强酸和强碱和各种有机溶剂条件下使用。
6.4.4PES（聚醚砜）超滤膜
聚醚砜树脂（PES）是英国ICI公司在1972年开发的一种综合性能优异PES颗粒的热塑性高分子材料。它具有优良的耐热性能、耐水解性能、物理机械性能、绝缘性能等，特别是具有可以在高温下连续使用和在温度急剧变化的环境中仍能保持性能稳定等突出优点。
6.4.5PAN（聚丙烯腈）超滤膜
特性：
A、具有优良的化学稳定性，有耐酸、耐碱以及耐水解的性能，能广泛应用于各种领域；
B、膜丝具有很好的强度和柔韧性；
C、经过亲水改性，产水量大，并具备很强的抗污染性；
D、膜丝配方材料少，工艺容易控制，不会出现象PVC原料配方材料多而导致膜本身的异味问题。
6.4.6平板膜(flatmembrane)
平板膜外形像平板或纸片状的膜。通常是把铸膜液刮在无纺布或纤维支撑布上制得的。
6.4.7中空纤维膜(hollowfibermembrane)
外形像纤维状，具有自支撑作用的膜。是超滤膜的一种。它是超滤技术中最为成熟与先进的一种技术。中空纤维外径:0.5-2.0mm，内径:0.3-1.4mm，中空纤维管壁上布满微孔。原水在中空纤维外侧或内腔加压流动，分别构成外压式与内压式。超滤是动态过滤过程，被截留物质可随浓缩小排除，不致堵塞膜表面，可长期连续运行。
6.4.8荷兰IMT七孔滤芯膜
A、衰减较慢，反冲洗后恢复能力强；
B、膜面积较大膜表面微孔均匀，过滤稳定性提升；
C、使用安全材料聚醚砜
6.4.9汉斯顿GPAN超滤膜
GPAN超滤膜，是德国汉斯顿水务集团自主研发的强芯超滤膜。
特性：
A、具有超强的化学稳定性，耐酸、耐碱以及耐水解的性能；
B、精度高、通量大、抗污染、耐冲击性强、耐高温、耐氧化；
C、亲水性很好，膜材为食品级改性材料；
D、正冲与反冲后有级强的恢复能力。抑菌、防自身污染。
6.4.10过滤原理及性能特点
超滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。
6.4.10.1超滤膜的制水流程
自来水先进入超滤膜管内，在水压差的作用下，膜表面上密布的许多0.01微米的微孔只允许水分子、有益矿物质和微量元素透过，成为净化水。而细菌、铁锈、胶体、泥沙、悬浮物、大分子有机物等有害物质则被截留在超滤膜管内，在超滤膜进行冲洗时排出。
6.4.10.2超滤膜冲洗流程
超滤膜使用一段时间后，被截留下来的细菌、铁锈、胶体、悬浮物、大分子有机物等有害物质会依附在超滤膜的内表面，使超滤膜的产水量逐渐下降，尤其是自来水质污染严重时，更易引起超滤膜的堵塞，定期对超滤膜进行冲洗可有效恢复膜的产水量。
6.4.10.3超滤膜滤芯
将成束的超滤膜丝经过浇铸工艺后制成（如下图所示）超滤芯，滤芯由ABS外壳、外壳两端的环氧封头和成束的超滤膜丝三部分组成。环氧封头填充了膜丝与膜丝之间的空隙，形成原液与透过液之间的隔离。
