KDF水处理介质是一种独一无二的、新颖的，符合环保要求的水处理介质。是如今较为理想的水处理方法。KDF55处理介质为高纯铜/锌合金，通过电化学氧化—还原（电子转移）反应有效地减少或除去水中的氯和重金属，并抑制水中微生物的生长繁殖。

KDF55处理介质满足美国环境保护署（EPA），联邦药物管理局（FDA）、水质协会（WQA）和国家卫生基金会（NSF）关于饮用水中最高锌和铜含量的标准的要求，如KDF处理介质能去除水中浓度为10ppm的氯，但仍能满足EPA关于饮用水中最高允许含锌量的规定。

KDF处理水的原理是利用氧化还原反应，KDF与水中氧化性有害物质进行电子交换，把许多有害物质变为无害物质。

减少矿物结垢

KDF处理介质对碳酸钙垢的作用有二个方面。

一方面，根据pH、二氧化碳浓度和碳酸钙溶解度之间的关系，当二氧化碳从溶液中除去时，pH值升高，因而使碳酸钙的溶解度降低；KDF55通过电化学反应也使水的pH值升高，降低碳酸钙的溶解度，结果使碳酸钙垢容易析出。

另一方面，由于KDF处理介质中锌离子的溶出，水中的锌离子含量有所增加，水中锌离子的存在能改变垢的晶体生长机理，使水中的碳酸钙垢以文石的结晶形态产生沉淀，在容器的器壁上形成软垢，而不是结晶为方解石型的硬垢。曾有人研究过水中杂质存在对方解石结晶生长的影响，研究发现，即使锌离子的浓度很低时，也能阻止方解石结晶的形成。

通过试验可以进一步证明，KDF处理介质防止矿物硬垢的形成和积累，主要是阻止方解石形态碳酸钙的结晶。采用扫描电子显微镜和X射线衍射进行结晶学研究证明，未经KDF处理的水中产生的硬垢是一些相对大的、具有规则形态的针状钙盐和镁盐的结晶，这些盐类质地坚硬、溶解度低、具有网状结构，是玻璃石灰石垢。经过KDF处理介质的水中结成的垢，从根本上改变了碳酸钙（镁）结晶的形态，垢形相对变小，外观平坦呈圆形、颗粒形和棒形，都是由不坚硬的粉状成分组成的，这些成分不会粘附于金属、塑料或陶瓷的表面，很容易用物理过滤方法将它们除去。

减少悬浮固体

KDF55处理介质的颗粒平均尺寸大约为60目，最小的颗粒约115目，也能起到物理过滤去除悬浮物质的作用，通常KDF55过滤介质能够有效地去除直径小至50μm的颗粒。

由钢铁材料制成的输水管件腐蚀时，铁氧化形成FeO胶体，FeO与KDF接触，也可以发生氧化还原反应，FeO最终形成Fe2O3固体沉淀在KDF表面，可用反冲洗方法将它们去除，化学反应式如下：

2Cu+FeO Cu2O+Fe

4Fe+3O2 2Fe2O3

去除氧化剂（余氯）

KDF55能去除水中的氧化剂，例如余氯。该作用是通过电化学氧化还原反应完成的。氧化还原反应的发生是因为KDF55是由二种不同的金属组成的，与水接触时，合金中电位正的铜成为阴极，而电位负的锌是阳极。在阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应。锌阳极在反应中失去了电子，锌离子成为牺牲者进入溶液，铜阴极上发生游离氯的还原反应，而不会发生金属铜的溶解，水和余氯成为最后的电子接受者，同时生成氢离子、氢氧根离子和氯离子，总反应式如下：

Zn+HOCl+H2O+2e- Zn2+ +Cl-+H++2OH-

水中其他的氧化剂，如臭氧、溴、碘等与KDF55接触后也能进行氧化还原反应。

抑制微生物的繁殖

美国环境保护署将KDF55处理介质作为一种微生物抑制剂，说明该处理介质能起到抑制微生物繁殖的作用，但不能完全杀灭微生物种群。KDF55处理介质不是通过一种机理、而是几种机理控制微生物的生长繁殖，通过每一种的单独作用或协同作用来达到抑制微生物的作用。主要机理包括：氧化还原电位的变化，氢氧根离子和过氧化氢的形成，介质中锌的溶出等。在一般情况下，KDF55处理介质作为反渗透膜的预处理手段时，能够抑制细菌、藻类等微生物的繁殖，从而防止了微生物对膜的破坏。

1 氧化还原电位的变化

水通过KDF55处理介质时，其氧化还原电位从+200mV变化到-500 mV，在一般情况下，各种类型的微生物只能在特定的氧化还原电位下生长，电位的大幅度变化，能破坏细菌的细胞，从而控制了微生物的生长。但是，水的氧化还原电位变化很小，用KDF控制细菌，必须使细菌与KDF直接接触，KDF对细菌的抑制作用主要发生于KDF-水接触面上，所以仅靠氧化还原电位的变化并不能完全控制微生物。

2 氢氧根离子和过氧化氢

美国印第安纳州南本德圣母大学在研究KDF处理介质降低水中铁离子浓度时发现，在KDF将二价铁氧化到三价铁的过程中会产生氢氧根离子和过氧化氢，这就可以抑制那些在低氧化电位时尚能存活，但对氢氧根离子和过氧化氢敏感的微生物，但是氢氧根离子和过氧化氢的寿命短，只是在过滤过程中具有高的反应活性，对微生物的抑制效果比较明显，在流出水中的残余效应比较小。

3 锌离子对微生物的控制

KDF处理介质中释放出来的锌对微生物有明显的控制作用，锌能阻止酶的合成，从而影响有机体的正常生长，达到抑制微生物繁殖的目的。

另外，KDF55介质通过阻止叶绿素合成而控制藻类生长，锌离子的存在从本质上降低了有机体从光合作用生产食物的能力，细菌种群的食物和能量来源是依靠藻类群落，藻类的减少将显著影响细菌的生长。

重金属的去除

KDF处理介质可以去除水中的重金属离子，如铅、汞、铜、镍、镉、砷、锑和其他许多可溶性重金属离子，它们的去除是通过电化学氧化还原反应和催化作用完成的。

KDF55去除重金属离子的机理如下：金属离子镀覆于KDF处理介质的表面或进入KDF晶格中，从而使有毒重金属污染物结合在KDF上。例如，水中溶解的铅离子还原成不溶性的铅原子，并镀覆于KDF介质的表面； X射线衍射研究发现汞的去除是形成了铜—汞合金。

KDF处理重金属离子的化学反应式如下：

Zn/Cu/Zn+Pb(NO3)2 Zn/Cu/Pb + Zn(NO3)2

Zn/Cu/Zn+HgCl2 Zn/Cu/Hg+ ZnCl2

金属离子在水的pH升高时水解形成金属氢氧化物沉淀，也能去除金属离子。

去除硫化氢

在应用膜法进行水处理时，如果选用地下水作水源，水中可能存在硫化氢，硫化氢如被氧化成硫磺就会污染膜表面，KDF55过滤介质有去除硫化氢的功能，生成的硫化铜不溶于水，可在KDF55介质反冲洗时去除，化学反应式如下：

Cu/Zn+H2S Cu/Zn+CuS+H2

2H2+O2 2H2O

使用反冲洗装置

在大多数以电化学氧化还原过程为基础的水中会形成少量的氧化物，随之而产生的钙/镁沉淀物必须定时清除。选择知名厂家生产的3步循环反冲控制阀、采用高流量反冲装置，可以除去任何滞留在KDF表面的污物，反冲流速应是正常使用流速的2倍。反冲洗时间为10分钟，然后净化漂洗3分钟。每周至少进行两次反冲，如必要时可适当增加，但每次反冲时间不宜超过10分钟。反冲流速受反冲水温、介质的类型、颗粒尺寸、介质密度等因素的影响。

KDF55处理介质堆积密度为171磅/立方英尺（2.74g/cm3）。这样高密度介质反冲水流速要达到正常用水流速的2倍，需39gpm/平方英尺（2.65cm/s）的回流速率。如水温比较低可采用稍低的反冲速度。温度稍高的水用较高的水流速度反冲。如果由于泵及管子的尺寸限制使反冲水流速率达不到正常流速的2倍，应使用2个KDF55反应床，并使每一个反应床都达到正常流速的1.5倍。依次类推，当KDF反应床足够多时，反冲也可使用正常的水流速度来完成。（计算略）

推荐的操作条件（用3步循环反冲控制阀）

反冲10分钟 速率：正常水流流速的2倍

净化/漂洗3分钟 速率； 正常水流流速的2倍

介质床扩张 反冲：10～15%

无基板 20%

pH范围：饮用水 6.5~8.5

溶解性总固体流量＞150ppm(毫克/升)/分钟

水温(水流) 350-2120F

高寿命

所有的水处理介质都具有一个有效期。硅砂（SiO2）无疑是寿命最长的过滤介质，其次就是使用KDF55处理介质。

有两种情况会降低KDF55处理介质的使用寿命，每一种都需很长时间。第一种是水中余氯的含量比锌的溶解量要大得多时，余氯浓度为0.55ppm的市政自来水通过KDF55仅产生0.25ppm的锌，除去10ppm的氯，其锌的含量也不会超标。第二种是KDF55的物理降解，如腐蚀、磨擦或消耗，但是物理作用对KDF55使用寿命影响很小。根据保守的估计，KDF55处理介质的使用寿命为10年。其主要依据如下：

* 经过6年的实际应用，由氯的减少量推算出消耗1/3立方英尺的KDF55这样计算其寿命可达25年。

* 在实验室内用含10ppm氯的水进行加速实验，使KDF55介质完全消耗掉，推算KDF寿命可达26.5年。

* 1/3立方英尺的KDF55介质用200万加仑含0.5~1.2ppm氯的自来水处理两年，推算出其寿命达23.4年。

* 一个五口之家（每人每天耗50加仑水）每天用250加仑自来水，含0.5ppm氯通过1/3立方英尺KDF55介质推算出理论寿命为24.4年。

用盐酸可以清洗受污染的KDF55介质。注意必须在通风良好的地方使用盐酸，切记禁止吸烟和明火，因为处理时产生的氢气易爆。

清洗步骤为：将浓盐酸溶解于水中制得稀酸液，使pH值不低于2.5，将稀酸液倒入KDF介质床上，直至稀酸液浸过介质床，然后持续进行反冲约20分钟。反冲直至流出清水，当流出水的pH与进水pH相同时即可。

介质组成 原子化高纯铜锌合金

颜色 金黄

外观状态 颗粒

目数（U.S.Mesh） 10～100目

颗粒大小范围 2.00~0.145mm

堆积密度 2.4～2.9克/立方厘米（171磅/立方英尺）

浊度＞20 NTU

味道 无

KDF介质可应用于很多的水处理预处理及污水处理方面。以下为几个例子：

国内研究结果

北京工业大学吕亚文等对KDF的反渗透预处理系统中的可行性研究证明：

（1） KDF去除余氯的效果明显

在实验条件下，出水完全能够满足反渗预处理对余氯含量的要求，甚至在滤速为96m/min的条件下，余氯的去除率仍在99%以上，对霉菌和酵母的去除率更高；除此以外还具有延时杀菌的效果。

（2） KDF对重金属离子具有非常强的去除作用

（3） KDF具有一定的阻垢效能

国外应用情况

（1） 去除市政饮用水中的余氯

KDF处理介质正日益被用来替代或与活性炭过滤器联合使用，去除市政自来水中的余氯（可高达99%），其主要特点是使用寿命长。进行KDF介质预处理可延长颗粒活性炭的使用寿命，并保护活性炭滤层（床）免受细菌污染。

同时KDF介质可去除铅及其他重金属，去除率高达98%，重金属的污染问题正日益引起卫生部门的高度重视。是水处理中最先进的技术

（2） 抑制冷却水中细菌及藻类的繁殖、减少结垢

冷却塔及水冷式热交换器中的水常被加温并曝于空气——因而成为细菌、藻类繁殖的绝好温床（例如Legionella（军团病）可得自冷却塔）。传统化学法通过投加药剂控制冷却塔中藻类及细菌生长，其费用昂贵，后续污水处理成本也高。

KDF处理介质处理冷却水成本低，可有效控制藻类及细菌生长，不使用对环境有害的化学物质。另外，经KDF介质处理后的水可减少硬水垢的生成。

（3） KDF处理介质与其它净水系统

KDF介质可以控制颗粒活性炭层或活性炭滤芯内细菌、藻类的繁殖。当活性炭与KDF处理介质一起使用时，活性炭去除有机杂质及余氯的能力增强。

KDF处理介质也可以代替渗银活性炭。因为银是有毒金属，故渗银活性炭必须在美国环境保护署注册。KDF介质则不必作为有毒的微生物抑制剂在美国环保署注册。KDF处理介质通过废金属回收（循环）系统来达到自我循环，比渗银活性炭成本低得多。

（4） KDF介质也能有效地保护昂贵的离子交换器免受氯及微生物的污染。

注:

* KDF55获中国卫生部卫生许可：进口国卫字(1998)JS0006号

* 制造公司：美国KDF FLUID TREATMENT，INC.

* 美国专利4642192，5122274；5135654。专利发明人Don Heskett

有两种主要产品：KDF55，它是50%铜和50%锌的合金；KDF85，它是85%的铜和15%锌的合金。KDF作为过滤介质的滤水器具有许多优点：使用寿命长；可以100%恢复过滤能力；可以去除水中的余氯；能有效地控制微生物的生长；阻止硬垢的积累等。