集成設計應用于反滲透凈水器研發的思考

王云川

（九牧廚衛股份有限公司廈門分公司，福建 廈門 361000）

隨著人們生活水平的不斷提高，大眾對于自己生活的環境、生活的質量等多個方面都非常關注，并提出諸多的要求。健康飲用水在人們的生活當中是非常重要的組成部分，飲用水是否具有極高質量與人們的身體健康之間都有緊密的聯系。特別是近幾年來，經濟呈現出高速的發展態勢，凈水器市場迎來重要的發展契機。現如今凈水器產品種類極多，其中反滲透凈水器能夠有效去除微生物、重金屬等諸多優勢與特點，所以受到人們的關注，市場占有率在不斷提高。但不可否認的是，凈水器市場呈現出高速發展態勢的同時，還存在著凈水器產品質量參差不齊等各種問題?；诖?，文章主要對集成設計在反滲透凈水器中的應用展開深入的探討。

1 概況

新時代背景之下，眾多的新工藝、新技術、新材料應運而生，出現在人們的面前，工業化更是呈現出高速發展態勢。在此過程中，生活飲用水受到嚴重的污染，而且自來水廠出來的水，流到了千家萬戶，中間經過市政管網的處理，也極有可能會發生二次污染或者是其他問題。通過對不同的污染物進行認真分析，發現可以分為三個類別，其一：可以用肉眼看得見的物質。例如：泥沙、鐵銹等。其二：看不見、但是可以聞得到的物質。例如：存在的異味等。其三：看不見也聞不見質。例如：病毒、細菌、重金屬、農藥殘留等。從水龍頭當中流出來的水沒有辦法得到保證，極有可能會對人們的身體健康帶來非常嚴重的影響與威脅。

應該運用怎樣的方法，才能夠確保飲用水的安全與健康；應用采用怎樣的方法，才能夠科學處理水，一直是相關工作人員深入思考的問題。通過大量實踐以及市場反饋之后發現，反滲透技術是最有效的解決方案，其最明顯的優勢與特點就是安全性較高以及性價比高，所以受到百姓的關注，也逐漸走入到千家萬戶當中。

2 飲用水常用處理方法

現如今市面上針對飲用水安全問題進行仔細的分析，并且提出多種解決的方法，凈水器是最有效的方法之一，最明顯的特點就是方便使用，所以受到了人們的關注與青睞。但是凈水器種類較多，過濾精度不一 ，所呈現出來的過濾效果也有很大的差別。例如，其一：前置凈水器。大多安裝在管道前端，可以將水中所包含的泥沙、鐵銹、細菌、膠體、大分子有機物等有害物質全部濾掉，保留對人體有益的礦物質和微量元素，凈化后水質滿足國家生活飲用水要求。其二：超微濾凈水器。PP 棉、壓縮性活性炭、微濾膜等是其濾芯的主要材料，可以將水中所包含的鐵銹、泥沙等物質全部去除，起到過濾的效果。其三：反滲透凈水器。PP 棉、壓縮活性炭、反滲透膜、后置活性炭等是其濾芯最主要的材料，自身不僅有超微濾過濾功能，而且還能夠將水垢、重金屬、細菌等物質全部濾除，有著高精度過濾效果，確保人們在飲用水的過程當中可以更加放心。凈水器反滲透可以將已經通過反滲透膜的純凈水和無法通過反滲透膜的濃縮水全部分隔，使得水變成干凈水，讓更多的用戶喝到潔凈水、放心水。凈水器反滲透技術大都使用于家庭直飲當中，其價格會比超濾凈水器更貴一些。其四：中央軟水機就是一種采用傳統的離子交換技術，通過樹脂上的功能離子與水中的鈣、鎂離子進行交換，從而吸附水中多余的鈣、鎂離子，達到去除水垢（碳酸鈣或碳酸鎂）的目的。凈化后的水，讓水質變得更加軟化，使水的硬度控制在5 ppm 以下。廣泛應用于對水質要求超過市政供水的別墅、公寓、院校、美容院、洗衣房等場所。

3 凈水器的選擇

在魚龍混雜的水家電市場，想要選擇出一款有體積小、節水、智能等特點的凈水器，非常的關鍵且重要。

3.1 對水質進行了解

區域的不同，其水質硬度也會有很大差別，所以在凈水器購買期間，需要針對本區域的水質進行全面了解與掌握。在許多的城市當中，其自來水水質都非常好，所以在凈水機選擇的過程當中，需要將自己關注的重點放在超濾凈水器方面。但是在一些污染較為嚴重的區域，需要選擇反滲透凈水器。

3.2 了解凈水器的過濾物

在凈水器購買的過程當中，需要針對凈水器的說明書進行認真閱讀。不僅如此，還需要與售貨員進行良好溝通與交流，全面了解凈水器能夠過濾的所有物質。例如：可以過濾沙土、重金屬等等。如果有特殊的情況與要求，還需要與導購員進行說明，最終保證所選擇的凈水器完全符合自家的情況。例如：如果北方或是水硬度較高地區，用于洗漱沖刷用水方面，可在用戶進水前端加裝中央軟水器。如果是飲用水，可加裝中央凈水機，配合反滲透凈水器使用。

3.3 了解產品的水批

生產凈水器的廠家需要有上級衛生監督部門所頒發的完全符合相關要求的衛生許可證，而且凈水器的電器安全還需要符合家用和類似用途電器的安全第一部分通用要求，國家標準要求的檢測報告。

3.4 了解廢水率

認真觀察廠家是否有國家認可機構所出具的檢查報告；是否有非常詳盡的生產廠家以及凈水器的廢水率、是否滿足國家的水效標準GB 34914 等。

3.5 了解濾芯凈化量

凈水器能否發揮出自己的作用以及質量的高低都與濾芯之間有著緊密的聯系和關系。在進行凈水器選擇的過程當中，還需要全面對濾芯加強了解，例如：掌握濾芯一次性能夠凈化多少水等。另外，凈水技術與工藝的不同，其濾芯使用的具體時間也會有很大差別，所以濾芯具體能夠使用多長時間，還需要根據當地水質的情況、使用的頻率來進行計算。頻繁的沖洗可以有效延長凈水器濾芯所使用的時間。

4 集成濾芯兒的設計

4.1 預處理濾芯集成

預處理濾芯常規情況下，各個濾芯形狀是圓筒形，其內部是中空出水。最外層是10～20 μm 的粗過濾PP 棉。內層采用碳棒，最終形成一個具有二重過濾功能的集成濾芯。每層過濾孔細的設計，全部是為了進一步提高過濾的實際效果，由外向內越來越致密。這也是前置過濾濾芯的常規設計作法。

在新時代背景下，產品及濾芯的尺寸越做越小，集成度越來越高。眾多的新工藝、新技術、新材料應運而生。將外部第一道過濾預處理PP 濾芯設計成折疊紙狀，這樣與水的接觸面積就會有效增加，濾芯納污的能力得到進一步的提高，集成濾芯的使用時間得到有效的延長。再就是應用新型的吸附材料碳纖維來的實現。中間部分的活性碳纖維濾芯以優質活性炭粉，高分子纖維，活性劑及復合濾料等為原材料，通過制漿、攪拌、真空成型、高溫烘烤及壓縮等特殊工藝制成。通過組份配方調整，能制造不同過濾性能的活性碳纖維濾芯。最里面的PP 棉濾芯用1～5 μm 高過濾精度濾芯。最終形成一個具有多重過濾功能的集成濾芯，其過濾效果非常明顯。圖1 是折疊集成濾芯。

圖1 折疊集成濾芯

4.2 預處理濾芯和后處理濾芯的集成

將前預處理集成濾芯作為重點，集成后置顆粒活性炭濾芯，最終變成有預處理和后處理功能的集成濾芯。前處理濾芯與后處理濾芯在形式上屬于串聯。原水從預處理集成濾芯側面進入，過濾的水在外中心管與內中心管夾層當中流出，進入了RO 膜濾芯當中去。RO 膜出來的水從后處理濾芯端面進入，經活性炭過濾后，進入內中心管，內中心管套在外中心管內，最終凈化的水從濾芯內中心管流出。雖然說兩種濾芯在結構上已經成為一體，是一支集成濾芯，但是在水路上是獨立的，主要包括2 個過濾單元，不會出現竄水問題。圖2 是集成復合濾芯。

圖2 集成復合濾芯

5 集成水路設計

集成水路其一是，模具抽芯整體成型水路技術，主要的角色是模具芯桿，其抽出之后形成孔道?？椎赖闹饕攸c是縱橫排布，之后形成關系較為緊密的集成水路。在塑料件的上面，進行水路的布置設計，連接的孔口主要位置是在塑料件的六個面，芯桿抽出留下的孔，一部分的作用是固定部件所用的連接口，而這一部分不需要的孔，將其作為工藝孔用頭全部封住，這樣就形成了一塊集成水路板。模具結構會帶來一定的影響，抽芯并不具有復雜性的特點，最終呈現出來的水路非常簡單，這種模具抽芯整體成型對成型的材質并未提出更多的要求。

集成水路其二是，一體水路板的應用。分具體可分為A 板和B 板，或是叫前水路板或后水路板。水路排布其平板其中的一個表面，多重水路結構，這樣模具水路變的簡單化，兩面的水路板成型后，用熱板焊或是振動摩擦焊進行水路表面焊接成一體，成型后的水路可以更加的多樣化，體積會更小，應用更為廣泛。

6 凈水器選購建議

集成水路凈水器的優勢就是安全性更高。集成水路的出現減少了凈水器管線、接頭的使用量，能夠有效降低因管路插拔不規范導致的漏水風險。安裝更換濾芯簡單便捷。集成水路凈水器搭配的都是一體卡接或者快插濾芯，拆卸非常方便，甚至有些集成水路設計有自動鎖水功能，不需要切斷水源，直接更換即可。但是也有問題的存在，即：模具費用高昂，幾十萬元甚至上百萬元的投入，研發設計成本較高，產品沒有價格優勢等。因此，建議購買一線凈水品牌產品，不選非凈水行業半路出家的產品，因為他們的產品基本都是代工的。而且第一盡量選擇通用濾芯的，后期換芯不會被捆綁；第二選擇注重細節和品質的，細節能夠體現企業對待產品的態度；第三盡量選擇有保險公司承保的產品，如果出現問題導致重大財產損失時，保險公司直接上門定損理賠，相對來說更安全一些。推薦有檢測認證，資質批件齊全，深耕凈水行業20年以上，或深受廣大經銷商和消費者的好評的產品。

凈水機設備向智能化的方向發展和前進，這是一個不可違背的趨勢。之所以需要設備智能化，主要是源于人們對于快節奏生活的無奈。智能化設備的出現，可以節約更多的時間與精力，就像智能穿戴手環一樣，幫助人們記錄的時間以及步數和心跳頻率。另外凈水器選擇智能化主要表現在幾個方面，其一：凈水器的電子屏幕可以將凈水器真實的工作狀態顯示出來。其二：凈水器實現智能控制，手機端一鍵式的購買濾芯耗材、報修、維護等等。最后需要保證濾芯更換更加便捷，減少用戶后期的更換費用，這是凈水行業發展過程當中需要重點解決的問題。

7 結束語

總之，集成設計主要將現代信息技術作為重點，將傳統產品設計過程當中較為獨立的階段活動以及相關信息更好結合在一起，降低和減少設計過程當中的重復，在設計一開始就對產品的整個生命周期從概念形成到產品報廢處理的所有因素進行仔細的思考，大幅度提高了設計的效率，最終節約了生產的成本，是一項非常有效的設計方法，而且它也備受人們的關注與重視。將集成設計加入到反滲透凈水器研發過程當中去，使得反滲透凈水器設計變得更加高質量，提升了反滲透凈水器的性能，讓人們在飲用水的過程當中可以更加的放心與安心。