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国内外家用净水器及活性炭滤芯的技术标准现状分析
2017-12-05 13:46:17  作者:  来源:净水技术  
  •   活性炭是市政供水常用的应用材料之一,被广泛应用于水厂工艺、原水应急处理,以及家庭终端净水设备中。2017年本栏目邀请上海华严检测技术有限公司,通过对现有资料的收集、整理和分析,从多个角度开展活性炭在饮用水处理中的应用发展研究,并将成果以连载形式供同行参考。

  活性炭是市政供水常用的应用材料之一,被广泛应用于水厂工艺、原水应急处理,以及家庭终端净水设备中。2017年本栏目邀请上海华严检测技术有限公司,通过对现有资料的收集、整理和分析,从多个角度开展活性炭在饮用水处理中的应用发展研究,并将成果以连载形式供同行参考。

  近年来,由于水源污染事件频发以及自来水在输送过程中易受到输水管网及水箱的二次污染,龙头水水质存在隐患,家用净水器已逐步成为生活必需品。但是由于净水器及其零部件、原材料的标准体系不健全,进入门槛低,市场上的产品质量良莠不齐、售后服务没有保障,标准化问题制约着我国家用净水器行业的发展。本文调研分析了国内外净水器及活性炭滤芯的标准体系,提出了标准完善的建议。

  1、家用净水器的国内外技术标准统计

  1.1 家用净水器的国外技术标准

  可查阅到的家用净水器相关的国际标准共7项,如表1所示。其中有6项均为美国国家卫生基金会(NSF)所制定,并被美国国家标准学会(ANSI)采纳为美国国家标准。NSF所制定的家用净水器相关标准对所检测的设备提出了较高的要求,标准涵盖了对产品的安全性、对污染物去除性能、对潜在恶劣使用环境的适应能力、使用寿命以及超寿命使用的饮水安全保证能力等多方面的内容。

  1.2 家用净水器的国内技术标准

  表2和表3列出了我国家用净水器现行的技术标准。由表2和表3可知,国家质检总局等多个部门分别组织制定过多项涉及净水产品的标准。与国外相比,虽然以量取胜,但质量与国际标准还存在较大差距。

  我国净水产品众多标准中至今没有一个系统的、权威的、实用的强制性国家标准。现有标准存在的问题主要有以下几点:①各部门的标准立足点不同,各有其必要性和局限性;②部分标准年代久远,缺乏实用性,已与技术革新脱轨;③不同净水器相关标准中重复性内容较多,体现差异性的内容较少,描述太过笼统;④目前净水器种类繁多,但现有标准多为一般性标准,分类不够细致,没有针对不同技术类型的净水器制定专门的标准;⑤标准内容较为粗放,不能真正指导企业生产实践,且对出水水质的要求不够严格;⑥标准中缺少便于消费者识别的各种功能性标识,即未考虑消费者意识问题。

  2、净水器用活性炭滤芯的技术标准

  滤芯是净水器最重要的组成部分,滤芯的好坏决定净水器的使用寿命和出水质量。它能有效去除水中的色度、嗅味、颗粒物、细菌、有害化学成分等,从而保证饮用水的安全。根据滤出水用途的不同,滤芯的种类可以分为以下几类:①活性炭滤芯;②PP滤芯;③陶瓷滤芯;④树脂滤芯;⑤钛棒滤芯;⑥KDF滤料;⑦纳滤膜;⑧中空纤维超滤膜;⑨反渗透膜(RO)。市面上所售净水器产品中多为5级工艺,而在各种净水器的处理工艺中,PP棉+颗粒活性炭+烧结活性炭+反渗透+后置活性炭产品市场占有率较大,活性炭滤芯被广泛应用。

  2.1净水用活性炭的技术标准

  国内外对净水用活性炭的检测已有比较成熟的标准,如表4所示。净水用活性炭的检测标准中对活性炭的物理性能(粒度、强度、装填密度等)、液相吸附性能(碘吸附值、亚甲蓝吸附值、苯酚吸附值、二甲基异莰醇吸附值等)以及所含杂质情况(重金属含量等)均进行了规定。我国净水用活性炭标准中多采用碘吸附值和亚甲蓝吸附值来表征活性炭对水中有机物的去除能力。但齐龙等研究发现,碘吸附值和亚甲蓝吸附值只能作为净水器用活性炭选型的参考指标,与净水器的净水效率无必然的相关性,建议对净水器用活性炭进行耗氧量(CODMn)去除率的评价,以确保活性炭对自来水中有机物的有效吸附。

  2.2 活性炭净水器/滤芯的技术标准

  20世纪70年代初,为规范活性炭净水器的生产、检验和应用,住建部于1993年颁布了《活性炭净水器》(CJ 3023—1993)标准,这是目前国内针对活性炭净水器的唯一标准,标准中对活性炭净水器的材料要求、制作要求、装配要求、外观要求和使用性能要求进行了规定。其中,对所用颗粒活性炭原材料的技术要求如表5所示,其检测方法引用了《煤质颗粒活性炭试验方法》(GB/T 7702)标准,并补充了半脱氯值、pH值、氯化物、砷、锌、镉、铅的测定方法。CJ 3023—1993中对活性炭净水器使用性能的要求主要是对其抗压性能、出水水质和净水效率进行了规定,对净水效率的要求如表6所示。

  CJ 3023—1993标准发行至今已有二十多年的时间,标准较为老旧,且存在一些问题,有待修订和完善。刘莉娟[11]研究发现CJ 3023—1993标准中主要存在以下几个问题:①标准中考核的水质指标中没有余氯、pH值、总硬度等指标;②标准中以TOC、COD来计算相对总产水量是有矛盾的,应只取其一来定论相对总产水量;③标准中对进水中超标的有机物、重金属的去除率要求没有定量,不具有可操作性;④标准中有关产品说明书的要求未有型号、标记等相关内容。

  国家卫生部之后颁布的《附件4A 生活饮用水水质处理器卫生安全与功能评价规范 一般水质处理器》(卫法监发[2001]161号文)和《卫生部涉及饮用水卫生安全产品检验规定》(卫法监发[2001]254号文)中对以活性炭为主要过滤材料的水质处理器的要求也进行了规定,其中对卫生安全的要求主要采用了整机浸泡试验和加标试验方法,活性炭净水器加标试验只要求对挥发酚类、耗氧量、三氯甲烷、四氯化碳4项指标进行检验。

  2013年颁布的国家推荐性标准《家用和类似用途饮用水处理内芯》(GB/T 30306—2013)中对各类饮用水处理内芯的卫生要求、水质要求、试验方法等均进行了规定,其中也包括活性炭吸附内芯。GB/T 30306—2013标准中对各类滤芯性能方面的要求也主要是借鉴了以往的标准,比如对内芯卫生安全方面的要求应符合《生活饮用水水质处理器卫生安全与功能评价规范》,对出水水质的要求应符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006),对活性炭吸附内芯性能的要求需符合CJ 3023—1993标准中的相关要求。试验方法部分除了借鉴国家卫生管理部门相关规定外,GB/T 30306—2013标准中给出了活性炭吸附内芯的试验装置,增加了标准的可操作性。

  3、建议

  基于我国标准不全以及活性炭滤芯的重要性,制定一个专门针对活性炭滤芯的较为系统的、完善的标准是十分必要的。在制定活性炭滤芯标准时应侧重于对其性能及使用寿命的评价,建议可从以下几个方面考虑。

  (1)活性炭滤芯水处理量测试

  若以CODMn去除率为评价指标,可测定活性炭滤芯对CODMn的吸附速率和饱和吸附容量,进而可以计算活性炭滤芯可处理的水量。测定方法:通过静态或动态吸附试验,绘制活性炭滤芯吸附CODMn的吸附速率曲线和吸附等温线,进而计算求得。

  (2)活性炭滤芯净水效果评价

  除考察对CODMn、DOC的去除效果外,建议增加测试其对水中总硬度、各类痕量有机污染物、颗粒物数量、余氯、重金属、微生物等的去除效果。测定方法:可参考NSF相关标准,配制一定浓度特定污染物的加标水样进行模拟通水试验,通过测定进出水的浓度可计算去除率。

  (3)活性炭滤芯的水利特性测试

  通过测定活性炭滤芯的压力降曲线,用来帮助选取合适的过滤流速,在保证流量足够大的情况下,尽可能减少压力损失。测定方法:以自来水为水源,经泵输送后通过活性炭滤芯,测定水样流经滤芯前后的压力数值的变化。多组试验后,依据流量及压力降数值绘制压力降-流量关系图。

  (4)活性炭滤芯稳定性评价

  稳定性测试主要考察活性炭滤芯在正常工作压力下是否会发生活性炭泄漏,进而影响水质。测定方法:在特定压力下,采用自来水正(逆)向流过活性炭滤芯,测定自来水流经前后水质中颗粒物数量、浊度的变化。通过颗粒物数量及浊度的变化可用来判定活性炭滤芯是否发生颗粒泄露现象,以及颗粒泄露的严重程度。

  (5)活性炭滤芯更换周期评价

  活性炭滤芯的更换周期可依据活性炭滤芯的水质处理效果,结合滤芯中活性炭吸附性能参数进行评价。

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