MCM是由十几种氧化物组成的复合功能水净化材料,具有很强的吸附、脱色、改善口感、去除异味和余氯、降解有机物和胶体物质的能力,更主要的,由微量稀土元素掺杂的特殊氧化物结构所提供的自发极化电场,使其具有良好的抗菌抑菌特性,而其独有的抑制藻类繁殖生长特性,为世界首创,是目前已知的最安全的去除藻类和抑制藻类生长的方法。
与载银活性炭和卤族元素复合树脂类抗菌材料相比,MCM的抗菌机制为一种物理的方法,使得MCM具有更好的安全性和时效性。
表1为由3支大T滤芯串联构成的MCM水净化装置抗菌性能测试结果,试验由上海疾控安全健康保健评价中心进行的。
表1:MCM抗菌性能试验结果
|
总净水量
(L)
|
加标原水
(cfu/100mL)
|
过滤后水样
(cfu/100mL)
|
去除率
(%)
|
|
20
|
1.1×103
|
0
|
100
|
|
1250
|
2.0×103
|
0
|
100
|
|
2500
|
1.3×103
|
0
|
100
|
|
3750
|
1.0×103
|
0
|
100
|
|
5000
|
1.7×103
|
0
|
100
|
试验采用的MCM的颗粒细度为0.38~0.55mm,总作用高度为660mm,试验结果表明,MCM具有良好的抗菌效果。事实上,初期试验采用了2支同样装填的大T滤芯串联,总大肠菌群去除率为90%,由此表明,MCM的抗菌机制,是一种非溶出性的物理机制,抗菌需要一定的作用时间,换句话说,水净化装置所用MCM滤芯,需要一定的作用高度,以本次试验为例,单支MCM滤芯有效装填高度为220mm,二支串联使用,总作用高度为440mm,具有90%的抗菌效果,三支串联使用,抗菌效果达到100%,其总作用高度为660mm。
在上述试验装置的第二级和第三级之间,增加一级超滤膜,构成一种4级过滤家用管线机。试验显示,在总净水量达到5000时,当前流量明显下降,以总净水量为横坐标,当前流量为纵坐标作图,结果见图1,分析表明,导致流量降低的原因在于,第一级大T滤芯前段封装PP片,存在大量有机物或胶体淤积。同时,超滤膜表面发现有一层MCM细粉颗粒附着物。图1同时给出了一种超滤膜的试验对比,其中,超滤膜前级设置一级PP和二级颗粒活性炭。
|
|
|
图1:总净水量与当前流量之关系
|
对比试验表明,超滤膜在总净水量为2000L时,当前流量从初始的120L/hr,降低到不足12L/hr,流量衰变极大的原因,在于超滤膜的截留分子量比PP片小很多,同时,活性炭不具有降解有机物和胶体功能,无法达到自清洁,与此同时,活性炭吸附的有机物质,提供了细菌等微生物繁殖的温床,而微生物在繁殖和生长的过程中,分泌出更多的胶质鞘,加速了超滤膜的堵塞。
前述4级装置(MCM+MCM+UF+MCM)将具有十分良好的综合特性:
1、微生物指标及安全性
由于MCM具有的抗菌特性和良好的时效性,使得即便超滤膜有破损,也不会造成整个净化设备微生物的超标。理论上,在完全中性水质条件下,MCM的抗菌特性是永久的,实际应用中,由于各地水质的不同,2种情况会导致MCM抗菌效果的降低:MCM颗粒表面被包覆,以及有效成分在偏离中性水较大条件下被溶解,从而具有自发极化特征的微结构受到破坏。即便如此,与载银碳和卤族元素复合物相比,其时效性还是优秀很多。以上海水质为例,MCM家用净水装置的安全净化总水量大于5000L。
同样地,超滤膜之后的MCM滤芯,完全不会出现微生物二次污染的情况,又由于MCM的抗菌机制为一种物理作用,相比膜过滤之外的其他抗菌方法,无有害物质的溶解和生成,因此,系统的安全性完全可以得到保证。
2、滤芯更换周期与整机使用寿命
目前现有的管线机,活性炭滤芯的推荐更换滤芯为6~12个月,据知,新的相关国家标准可能要求活性炭的更换周期不得超过三个月,且这一条款具有强制性。这是因为,活性炭在使用一段时间后,反而成为微生物繁殖生长的污染源。在以活性炭为前置处理的管线机中,超滤膜的使用寿命,以当前流量不小于0.4L/min计,约为2000L。
根据前述总净水量与当前流量的试验结果,以MCM为前置过滤单元,极大地延缓了超滤膜的堵塞时间。实际应用中,可以考虑在超滤膜前端设置一个排污口,主要用于第一次使用的时候,清洗颗粒细粉之用,即安装之后,先关闭净水出口,打开排污口,通水约20L后关闭排污口开始正常工作,这样的话,在MCM颗粒中不可避免存在的细粉末得以冲洗排出,不会在超滤膜表面形成堵塞,必然进一步提高了超滤膜的当前流量,延长超滤膜更换时间。
通常在超滤膜后端设置一级后置活性炭,用以改善水质口感,但可能会因为两个方面的原因,导致细菌超标:①超滤膜破损;②从净水龙头逆向繁殖。
有些厂家在超滤膜之后采用载银活性炭,诚如分析的,存在时效性和安全性方面的疑虑。
另有一些厂家认为马来碳质量很好,事实上,从煤系、木质发展到以椰壳为代表的果壳系,活性炭的颗粒强度在增加,但活性炭质量的最主要指标——吸附性——取决于活化方式和活化程度,目前主要的活化方式为酸活化和高温蒸汽活化两种。本质上,马来碳属于木质系活性炭,属于热带雨林树种,生长速度快,以其为原材料制成的活性炭,孔隙发达,但马来碳总归还是活性炭,同样存在二次污染的问题,并不能延长后置活性炭滤芯的使用时限。
3、水质与口感
在管线机使用初期,木质活性炭和MCM的吸附性相当,但因为MCM具有抗菌、抑制藻类生长、降解有机物和胶体、缓释微量铁钙锌离子等综合特性,因此,MCM总净化容量,要远大于活性炭。使用MCM的管线机,出水水质可以在更长的时间内保持优质,口感更好。
新型管线机与传统管线机性能比较如表2所示。
表2:传统管线机与新型管线机性能对比
|
管线机
|
典型的系统配置
|
抗菌性
|
抑藻性
|
二次污染
|
|
传统
|
PP+颗粒碳+UF+后置碳
|
无
|
无
|
促进微生物繁殖
|
|
新型
|
MCM+MCM+UF+MCM
|
有
|
有
|
无
|
|
|
去除余氯
|
去除有机物/胶体
|
口感
|
微量元素
|
|
传统
|
良好
|
早期有,后期无
|
早期好,后期差
|
无
|
|
新型
|
优秀
|
降解有机物/胶体
|
好
|
补充铁、钙、锌
|
需要指出的是,以上实验及分析结果,同样适用于纯水机。