凈水器濾芯壽命顯示裝置的種類和優(yōu)缺點分析

張垚，劉杰，楊世佑，涂建杰，謝景衛(wèi)＊

（大連大學(xué)，遼寧 大連 116622）

凈水器濾芯壽命顯示裝置的種類和優(yōu)缺點分析

張垚，劉杰，楊世佑，涂建杰，謝景衛(wèi)＊

（大連大學(xué)，遼寧 大連 116622）

濾芯是凈水器的心臟，如果出了問題，凈水器也就失去了自身價值。影響凈水器濾芯使用壽命的因素及如何判斷濾芯的使用壽命，成為目前凈水器生產(chǎn)企業(yè)需要解決的當(dāng)務(wù)之急。文章從影響濾芯使用壽命的因素、凈水機濾芯壽命顯示預(yù)警的種類和優(yōu)缺點兩個方面進行概述。

濾芯壽命；凈水器；飲用水

隨著水污染問題越來越嚴(yán)重以及桶裝水問題的存在，人們越來越關(guān)注凈水器凈水。通過凈水器過濾可以直接獲得安全純凈的飲用水，凈水器的使用可以改善家庭用水的質(zhì)量。凈水器的核心部件是濾芯，濾芯由不同的材料組成，任何一種濾芯材料都有使用壽命。濾芯在長期使用后，會因為截留物的堵塞和截留下的微生物的繁衍等，導(dǎo)致濾芯凈水能力失效，即濾芯壽命到期。為保證飲水安全，濾芯壽命顯示預(yù)警設(shè)備出現(xiàn)。

1 影響濾芯使用壽命的因素

GB/T30306-2013《家用和類似用途的飲用水處理內(nèi)芯》按水處理原理將濾芯分為粗濾內(nèi)芯、膜內(nèi)芯、吸附內(nèi)芯、礦化內(nèi)芯、離子交換內(nèi)芯、復(fù)合內(nèi)芯和其它內(nèi)芯。目前市場上凈水器濾芯大多由PP棉、活性炭、超濾膜、RO膜等材料組合而成，由于采用濾芯原料不同，清洗、更換濾芯的頻率和周期也不相同。

PP棉：PP棉作為凈水器的前端過濾設(shè)備，對懸浮物、泥沙等水中大顆粒物質(zhì)起到阻攔作用，但對較小顆粒不能有效過濾。PP棉的使用，尤其是在渾濁的水源中使用PP棉作為初濾設(shè)備，直接影響著濾芯的使用壽命。

活性炭：顆粒活性炭過濾采用高表面積的活性炭形式，吸附許多化合物，包括許多有毒化合物。通過添加活性炭可以解決有機污染和異味。活性炭過濾器通常不用作便攜式水凈化裝置的主要凈化技術(shù)，而是作為補充另一種純化技術(shù)的次要手段，最常用于過濾前或后過濾處理。活性炭可以從處理過的水中除去氯，除去殘留在水中的剩余雜質(zhì)。PP棉與活性炭通常配合使用作為凈水濾芯的預(yù)處理材料，來保護超濾膜和反滲透膜。影響活性炭過濾吸附效果和使用壽命的主要因素很多，主要有pH、溫度和水源濁度。當(dāng)污水中的酸含量相對堿的含量較高的時候，會提高它的吸附能力，活性炭在水溫較低的環(huán)境中能夠更好的發(fā)揮吸附功能。

超濾濾芯：現(xiàn)有的凈水器大多使用超濾膜濾芯，主要為中空纖維超濾膜和陶瓷濾膜。超濾膜對膠體類雜質(zhì)去除能力較好，對病毒的去除主要通過膠體類雜質(zhì)的吸附作用，間接去除部分黏附在膠體上的溶解性有機物。同時，超濾膜濾芯可反復(fù)沖洗循環(huán)使用。超濾膜的一般使用壓力要小于0．4MP，壓力過大容易造成超濾膜的膜孔的破裂，在承壓范圍內(nèi)超濾膜的產(chǎn)水量隨壓力有很大的提升。文佩等人在實驗中發(fā)現(xiàn)超濾膜在過濾過程中，膜的微孔會受到不同程度地刮痕和損傷，還有雜質(zhì)堵塞膜孔。超濾膜在使用50～60 h后，通量會下降，通過反沖洗的方法能使通量部分恢復(fù)，但通量呈衰減狀態(tài)。陶瓷膜具有耐酸堿、耐高溫、抗腐蝕等功能，同時陶瓷膜有著較好的熱穩(wěn)定性，使用壽命長、易清洗，但由于陶瓷膜材質(zhì)少、質(zhì)脆，國內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)不成熟，生產(chǎn)成本高，因此應(yīng)用也相對較少。超濾技術(shù)目前受到膜污染和更換造成的高昂成本的限制，因此需要對進水進行額外的預(yù)處理，以防止膜單元過度損壞。

反滲透濾膜：反滲透濾膜是一種利用特殊材料，模擬生物半透膜制成的具有半透性能的薄膜。凈水機所采用的反滲透膜孔徑可達到0．0001 微米，工作時，在進水側(cè)施加一定的壓力，使水分子通過反滲透膜，而溶解在水中的重金屬、細菌、病毒、有機物等有害物質(zhì)則無法透過反滲透膜，從而去除水中重金屬、農(nóng)藥、三氯甲烷等污染物。反滲透膜的性能受溫度、壓力、原水TDS 值影響顯著，水溫上升時，產(chǎn)水量會大幅上升，水溫下降時，產(chǎn)水量會大幅下降。

水質(zhì)情況直接決定了凈水器濾芯的使用壽命，有的地方水質(zhì)很好，濾芯的更換周期就會相對延長，反之濾芯更換周期會相對縮短。由于濾芯選材不同，凈水效果和使用壽命也不同，市場上以次充好、以假亂真的情況也時有發(fā)生。凈水器的使用強度和用水量的大小，也是決定濾芯更換頻率的重要因素。李霞等人在對不同材質(zhì)凈水器做檢測時，發(fā)現(xiàn)單一材質(zhì)的濾芯除菌效果沒有復(fù)合濾芯好，中空纖維超濾膜凈水器隨著凈水量增加，達到一定額度時，流速減慢，影響正常使用，活性炭加碘類的濾芯在額定凈水量內(nèi)殺菌效果較好，超出額定凈水量后，不能保證有效除菌。

目前市場上有許多濾芯壽命顯示預(yù)警的配套設(shè)備，但濾芯壽命顯示預(yù)警設(shè)備性能各異，各有優(yōu)缺點。

2 凈水機濾芯壽命顯示預(yù)警的種類和優(yōu)缺點

2.1 時間型濾芯壽命顯示預(yù)警

這種類型的設(shè)備是通過計算濾芯的過水量，將過水量轉(zhuǎn)化為時間，通過時間判斷是否需要更換濾芯。這種方法的顯示預(yù)警器成本低，方便安裝，可以安裝在凈水器任何位置。采用該種方法進行濾芯報警，不能真實反映濾芯的使用情況，以正確提醒更換濾芯。由于各地的水質(zhì)存在差別，在某些水質(zhì)較好的地區(qū)，可能濾芯在使用一定時間后，還能繼續(xù)使用；如果在水質(zhì)較差的地方則相反。另外一種可能則是，使用者長期不用凈水器，但即使系統(tǒng)一直處于開啟狀態(tài)，會產(chǎn)生很大的誤差，也會導(dǎo)致濾芯沒有達到更換標(biāo)準(zhǔn)而過早更換，造成了能源的浪費。

2.2 流量型濾芯壽命顯示預(yù)警

按照凈水器實際的過濾水的流量，來設(shè)定濾芯的到期時間。這種凈水器設(shè)置有流量計或壓力傳感器，通過檢查流量的變化或者壓力的變化，測定通過濾芯的水流量，進而判斷濾芯剩余的過水量。這種裝置一般由單片機、顯示器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，任意相鄰的兩個過濾管之間均設(shè)置有一個中間壓力傳感器，過濾管的起點和終點分別設(shè)置壓力傳感器。這種濾芯壽命顯示預(yù)警較時間型的準(zhǔn)確，但也存在著以下幾個問題：采用多個壓力傳感器，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高、凈水器空間占用較多；多個傳感器之間的系統(tǒng)誤差影響到測量結(jié)果，測量精度差；不同供水壓力下，濾芯兩端的壓力差值不同，濾芯壽命檢測會出現(xiàn)誤差；單一的流量計實際往往存在一個問題，如果凈水器的使用頻率不高，并且濾芯長時間處于浸水狀態(tài)，則在流量沒達到預(yù)定流量時，濾芯已經(jīng)不能夠有效地凈水。

2.3 泵啟動時間型濾芯壽命顯示預(yù)警

按照反滲透凈水器泵的啟動時間來設(shè)定，把泵的啟動時間與流量型預(yù)警設(shè)備綜合在一起，在泵啟動時，流量計的計時也開始，保持泵工作與流量計時器同步。根據(jù)監(jiān)控水流量數(shù)值，檢測未過濾的原水和過濾后的純水水質(zhì)TDS值，通過差值計算凈水效果，再結(jié)合泵的啟動時間進行綜合計算，得出濾芯的剩余凈水能力與到期時間。

濾芯壽命顯示設(shè)備不能作為唯一的評估手段，來檢測濾芯的使用情況，由于不同地區(qū)不同環(huán)境下水源情況的不同，在使用凈水器前應(yīng)了解當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)情況，再根據(jù)水質(zhì)情況針對性地選擇濾芯。不同人的使用情況也不同，因此，在濾芯更換方面還應(yīng)有運用消費者經(jīng)驗的估計和良好的售后跟進服務(wù)。

3 濾芯更換時機的判斷

在現(xiàn)有技術(shù)情況下，無論采用哪種濾芯壽命顯示預(yù)警設(shè)備，都不能做到特別精準(zhǔn)。如果增加出水水質(zhì)的檢測設(shè)備，當(dāng)水質(zhì)不合格時自動報警提醒用戶更換濾芯，但這種自動水質(zhì)檢測設(shè)備，通常體積較大，占用空間較多，不適用于家庭水器。

濾芯的更換顯示預(yù)警設(shè)備目前沒有統(tǒng)一和準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)，因此也需要根據(jù)生活常識與經(jīng)驗進行人為判斷。由于各地水質(zhì)情況存在差異，在選用凈水濾芯時，應(yīng)提前對水質(zhì)進行檢測，在檢測的的基礎(chǔ)上選擇適用于當(dāng)?shù)厮|(zhì)的凈水濾芯。同時，這種方法也有利于濾芯壽命的預(yù)先設(shè)定，增加了準(zhǔn)確度。在使用過程中，如果凈水機的產(chǎn)水量變小，經(jīng)過沖洗濾芯出水量也不能達到所需水平時，就需要更換濾芯。如果安裝或更換時間超過濾芯使用壽命年限，無論使用頻次高低，都應(yīng)檢測更換，以避免造成二次污染。

4 結(jié)語

精準(zhǔn)的濾芯壽命顯示預(yù)警設(shè)備，一方面有利于及時的清洗、更換濾芯，避免造成二次污染；另一方面能夠有效地節(jié)約資源，避免因過早更換濾芯造成的浪費。檢測準(zhǔn)確、操作簡便、占用空間小，將是濾芯壽命顯示預(yù)警設(shè)備發(fā)展的主要趨勢，也是未來凈水器產(chǎn)業(yè)最具競爭力的指標(biāo)之一。

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1671-0711（2017）09（上）-0178-02

＊本文通訊作者：謝景衛(wèi)