不同類型凈水器凈化效果分析

周平發(fā) 顧 意 陳子斌 王世乾 張細(xì)燕

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

引言

目前，飲水水源受污染的情況日益嚴(yán)重，消毒副產(chǎn)物、重金屬以及微生物等威脅著人們的健康。水質(zhì)污染物的種類也不斷增加，出現(xiàn)了內(nèi)分泌污染物、抗生素-藥物殘留及其代謝物等[1]。

隨著人民生活水平和健康意識(shí)的提高，人們對(duì)飲用水水質(zhì)已不滿足能喝到水，而是要喝好水，喝利于人體安全健康的水。各種形式的凈水器和飲水機(jī)也在家庭、小區(qū)、校園、辦公樓、公共場(chǎng)所逐漸普及。清華大學(xué)水質(zhì)專家劉文君教授將水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展分為：衛(wèi)生、安全和健康三個(gè)階段。我們已經(jīng)經(jīng)歷了衛(wèi)生階段，現(xiàn)在正處于水質(zhì)安全的階段，健康的理念正在萌芽和發(fā)展中[2]。隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)飲用水的品質(zhì)提出了更高的要求，人們正在尋找一種安全可靠、健康的飲水方式。

據(jù)奧維網(wǎng)統(tǒng)計(jì)2020年凈水市場(chǎng)規(guī)模為376億，其中凈水設(shè)備銷(xiāo)售中純水機(jī)比例高達(dá)81 %，純水已成為凈水中的主流。純水機(jī)以反滲透技術(shù)為依托通過(guò)物理篩分機(jī)理去除水中的污染物，從而保障水質(zhì)安全。但是去除有害的同時(shí)也將水體中的有益元素一起去除。其他的非純水凈水設(shè)備主要為活性炭或者納濾機(jī)，主要通過(guò)選擇吸附和物理截留水體中的污染物，保留水中有益元素，宣傳健康凈水器。

本文以生活飲用水中的消毒副產(chǎn)物、重金屬、無(wú)機(jī)陰離子和有益礦物元素為研究對(duì)象，探討不同類型凈水器對(duì)飲用水中這3大類污染物的去除效果及有益礦物元素的保留效果，為客戶選擇適宜的凈水器提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 凈水器信息

市售某品牌反滲透凈水器；市售某品牌納濾凈水器；市售某品牌進(jìn)口活性炭?jī)羲?，其核心技術(shù)為活性炭選擇吸附技術(shù)，宣傳可以去除重金屬、細(xì)菌、有機(jī)物等，保留有益礦物質(zhì)元素，打造直飲礦泉水。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

電感耦合等離子質(zhì)譜儀7500 a（美國(guó)Agilent公司）、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（Agilent 7890A GC-5975CMS和Thermo TSQ Quantum）、氣相色譜儀（島津QP2010）。

1.3 檢測(cè)項(xiàng)目及方法

將凈水器接通珠海自來(lái)水，按照說(shuō)明書(shū)沖洗后運(yùn)行約1 h后，分別采集三種市售凈水器凈化前后的水樣，選取GB 5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中的2種消毒副產(chǎn)物（包括三氯甲烷和四氯化碳），10項(xiàng)金屬指標(biāo)（包括鐵、錳、銅、鋁、砷、鎘、鉻六價(jià)、鉛、汞和硒）和4項(xiàng)陰離子指標(biāo)（包括氟化物、氯化物、硝酸鹽氮和硫酸鹽），按照《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)。有益礦物元素鉀、鈣、鎂含量采用電感耦合等離子質(zhì)譜儀檢測(cè)。

2 對(duì)不同污染物的凈化結(jié)果與分析

2.1 消毒副產(chǎn)物的凈化效果

消毒副產(chǎn)物是指用消毒劑對(duì)飲用水消毒時(shí)，消毒劑與水中含有的天然有機(jī)物反應(yīng)生成的化合物。目前在飲用水中檢出含量最高的為三鹵甲烷，普遍認(rèn)為三鹵甲烷與人類癌癥的發(fā)病率有關(guān)[3]。美國(guó)環(huán)境保護(hù)局的安全水法中將三氯甲烷列為致癌物[4]。

從表1測(cè)試結(jié)果來(lái)看，凈化前三氯甲烷和四氯化碳的濃度水平均未超出GB 5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值。三種凈水器對(duì)三氯甲烷和四氯化碳的去除率都在90 %以上，凈化后三氯甲烷和四氯化碳的濃度水平均未超出《生活飲用水水質(zhì)處理器衛(wèi)生安全與功能評(píng)價(jià)規(guī)范-反滲透處理裝置》（2001）和《生活飲用水水質(zhì)處理器衛(wèi)生安全與功能評(píng)價(jià)規(guī)范-一般水質(zhì)處理裝置》（2001）規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值。由此可見(jiàn)，三種凈水器對(duì)消毒副產(chǎn)物有很好的去除效果。

表1 三種凈水器對(duì)飲用水中消毒副產(chǎn)物凈化前后的濃度及凈化率

2.2 重金屬的凈化效果

重金屬離子對(duì)人體具有強(qiáng)烈的毒害作用，甚至可致癌、致畸、致突變[5]。

從表2的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，凈化前10種重金屬的濃度水平均未超出GB 5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值。三種凈水器對(duì)10種重金屬的去除效果各不相同，其中反滲透凈水器、納濾凈水器和進(jìn)口活性炭?jī)羲鲗?duì)10種重金屬均有一定的去除效果，去除率分別在82.05～99.32 %，64.10～95.95 %和61.54～87.64 %。對(duì)于相同一種重金屬，反滲透凈水器的去除效果最好，其次為納濾凈水器，最后為進(jìn)口活性炭?jī)羲?。凈化后?0種重金屬濃度水平均未超出《生活飲用水水質(zhì)處理器衛(wèi)生安全與功能評(píng)價(jià)規(guī)范-反滲透處理裝置》（2001）和《生活飲用水水質(zhì)處理器衛(wèi)生安全與功能評(píng)價(jià)規(guī)范-一般水質(zhì)處理裝置》（2001）規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值。

表2 三種凈水器對(duì)飲用水中重金屬凈化前后的濃度及凈化率

2.3 無(wú)機(jī)陰離子的凈化效果

氟的毒性危害包括對(duì)人體肌肉骨骼系統(tǒng)的不利影響（氟骨病、易骨折等）、對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的不利影響（如智力缺陷）、內(nèi)分泌干擾效應(yīng)和致癌風(fēng)險(xiǎn)；氯離子和硫酸鹽濃度過(guò)高往往影響水質(zhì)的口感[6]。硝酸鹽有可能經(jīng)硝酸鹽還原菌作用變成亞硝酸鹽，形成致癌物質(zhì)亞硝基胺，對(duì)人體健康構(gòu)成危險(xiǎn)[7]。

從表3的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，凈化前4種無(wú)機(jī)陰離子的濃度水平均未超出GB 5749-2006《飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值。三種凈水器對(duì)4種無(wú)機(jī)陰離子的去除效果各不相同，其中反滲透凈水器和納濾凈水器對(duì)4種無(wú)機(jī)陰離子均有一定的去除效果，反滲透凈水器的去除效果最好，去除率76.55～99.49 %；其次為納濾凈水器，去除率64.56～97.30 %。進(jìn)口活性炭?jī)羲畽C(jī)對(duì)4種無(wú)機(jī)陰離子無(wú)任何去除效果。

表3 三種凈水器對(duì)飲用水中無(wú)機(jī)陰離子凈化前后的濃度及凈化率

2.4 有益礦物元素的凈化效果

飲水中有益礦物元素鈣、鎂對(duì)于心血管、骨骼健康具有重要的保護(hù)作用[8]。

從表4的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，三種凈水器對(duì)3種有益礦物元素的去除效果各不相同，其中反滲透凈水器和納濾凈水器對(duì)3種有益礦物元素均有一定的去除效果，反滲透凈水器的去除效果最好，去除率83.19～97.57 %；其次為納濾凈水器，去除率75.19 ～96.60 %。進(jìn)口活性炭?jī)羲畽C(jī)對(duì)3種有益礦物元素?zé)o任何去除效果，可以很好的保留這些有益元素。

表4 三種凈水器對(duì)飲用水中有益礦物元素凈化前后的濃度及凈化率

3 結(jié)論

去除水中有害物質(zhì)，保留有益物質(zhì)的健康飲水是人們最求的目標(biāo)。從現(xiàn)有成熟的技術(shù)來(lái)看，反滲透、納濾和特異性吸附技術(shù)都不能達(dá)完全到這種要求，3種技術(shù)都存在一定的缺陷。反滲透和納濾技術(shù)去除有害物質(zhì)的同時(shí)也將有益礦物元素去除了，特異性吸附技術(shù)可以保留有益礦物元素，但是去除有害物質(zhì)的能力水平有限。雖然市場(chǎng)上也有反滲透加再礦化技術(shù)，但是礦化劑的種類、濃度及搭配還需深入基礎(chǔ)研究方能保證安全。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，反滲透凈水器仍然是飲水安全的重要保障手段。