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成果来源：北京工业大学安全福教授研究团队
转化作者：艳红
随着人们对饮水品质要求的提高，家庭净水设备成了居家必备之物。然而，市场上的净水器五花八门，价位也从几百到几千元不等，这使人们在购买时往往难以抉择。那么在选择净水器时我们应该如何辨别优劣？是不是价位越高就越好？要回答以上这些问题，就需要从净水器的过滤膜说起。
净水器是如何让水变净的？
净水器就像一个魔法器，将普通的自来水放入后，就能变出口感清甜、不结垢的饮用水甚至是直饮水，水质的这种变化在泡绿茶时感觉尤为明显。那么，净水器是如何让水发生这一系列变化的？我们需要来看一下净水的原理。市面上的家用净水器通常采用膜分离技术，常用的有微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）等。这四者分离原理基本相同，都是在压差推动力作用下进行的筛孔分离过程。即在一定的压力作用下，当同时含有高分子溶质和低分子溶质的混合溶液流过膜表面时，溶剂和小于膜孔的低分子溶质会透过膜，成为渗透液被收集;而大于膜孔的高分子溶质（如有机胶体）则被膜截留，作为浓缩液被回收。
净水器的滤芯里边有些啥？
打开网上商城，搜索一下“净水器”，可以看到市场上净水器的价格有二三百的，也有三五千的，其价格悬殊之大，排除了厂家的宣传费用之外，其差别主要是其关键部件——过滤膜上。一般净水器的过滤层包含4～5级，依次为：第一级PP棉（PPF）滤芯，可过滤水中的胶体、悬浮物、铁锈等大颗粒物质。第二级颗粒活性碳（UDF）滤芯，能有效地吸附水中残留的消毒剂、微生物、微粒等有机污染物。第三级是精密压缩活性炭（CTO）滤芯，可吸附水中的余氯，改善水的口感。第四级根据功效不同，一般为超滤膜、纳滤膜、反渗透膜三者中的一种，主要去除水中的细菌、病毒及孢子等物质。第五级为后置活性炭（小T33），主要针对纯净的饮用水做最终的口感调整，可吸附异味、释放微量的矿元素，使水更加甘甜可口。在这5级过滤中，前3级过滤层成本较低，是大部分净水器都会配备的，第四级装的是哪种膜才是净水器成本的关键，也是净水器功能不同的主要原因。由于第四级过滤膜的孔径较小，截留的物质又最多，因此较为容易堵塞，在其前段装PP棉、颗粒活性碳、压缩活性炭等均是为了预先过滤掉大颗粒物质，增加超滤膜、纳滤膜或反渗透膜的使用寿命，也可为用户降低更换成本。一般来说，用于粗过滤的PP棉等滤芯截留的物质比较多，其更换频率最高，根据用水量不同大致3～6个月更换一次;而粗过滤后端的超滤、纳滤或反渗透膜一般可以使用1～2年。
超滤膜、纳滤膜
和反渗透膜的小秘密
净水器中“膜”的作用非常关键，超滤膜、纳滤膜和反渗透膜三者中，超滤膜的孔径最大，纳滤膜次之，反渗透膜最小。
超滤膜使用寿命长、出水量大，无需二次加压，运行成本较低。超滤能去除泥沙、铁锈等固体物以及細菌、病毒等体积比较大的物质，不能除去离子状态的物质，如引起水硬化的Ca2+、Mg2+等离子和有毒的重金属离子Pd2+、Hg+等，其获得的水相当于矿泉水。市场上价格几百元的净水器通常用的是超滤膜。
纳滤膜发展于20世纪80年代末，但近十多年才在中国得到发展。它是介于超滤膜和反渗透膜之间的一种压力驱动膜，操作压力为 0.5 ～2.0 MPa，因其能截留的物质直径大小约为1nm而得名。纳滤膜的一个很大特征是膜上存在带电基团，因此，其分离作用主要受膜电荷性和孔径大小两个因素影响。对于非荷电分子，主要是通过孔径筛分作用对大于膜孔径的物质进行截留;对于离子，则是通过筛分和静电排斥同时对其进行截留，膜表面带的电荷越多，对离子的截留效果越好。纳滤膜可以去除水中残留的农药、杀虫剂等微量化学物质和三卤甲烷、卤乙酸等自来水消毒的副产物，截留水中的细菌、病原微生物等，并且可以去除重金属等有害离子，使饮用水更加安全。纳滤膜对一价离子的截留率比较低，可以截留大部分二价离子和多价离子，从而可实现一价离子与二价离子的分离，因此纳滤膜既能除去有毒、有害物质，又能保留水中的有益矿物质。另外，纳滤膜在低压下具有较高通量，在运行过程中，其实际能耗和成本比反渗透膜更低。
反渗透膜的孔径在0.1～1nm，相当于头发丝直径的百万分之一，能截留除水以外的其他物质，包括一价离子，也就是说，经反渗透膜过滤后得到的是纯净水。反渗透膜能保证水的安全性和口感，是当今市场上的主流过滤技术，价格在几千元的净水器一般采用的是反渗透膜。不过反渗透膜也有一定的缺点：其需要的操作压力较大，自来水自身压力不够，通常需要安装增压泵。另外，过滤时产生的废水较多，一般要过滤掉50%左右的废水，净化成本较高。
Tips：更具市场潜力的纳滤膜
纳滤膜过滤的能耗较低，跟超滤差不多，但水质安全性和口感都能得到保障;与反渗透膜过滤后得到纯净水相比，纳滤膜在去除对人体健康不利的物质的同时，又保留了对人体有益的部分矿物质，因此纳滤膜在净水市场的前景可谓十分广阔。
转化作者：艳红
随着人们对饮水品质要求的提高，家庭净水设备成了居家必备之物。然而，市场上的净水器五花八门，价位也从几百到几千元不等，这使人们在购买时往往难以抉择。那么在选择净水器时我们应该如何辨别优劣？是不是价位越高就越好？要回答以上这些问题，就需要从净水器的过滤膜说起。
净水器是如何让水变净的？
净水器就像一个魔法器，将普通的自来水放入后，就能变出口感清甜、不结垢的饮用水甚至是直饮水，水质的这种变化在泡绿茶时感觉尤为明显。那么，净水器是如何让水发生这一系列变化的？我们需要来看一下净水的原理。市面上的家用净水器通常采用膜分离技术，常用的有微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）等。这四者分离原理基本相同，都是在压差推动力作用下进行的筛孔分离过程。即在一定的压力作用下，当同时含有高分子溶质和低分子溶质的混合溶液流过膜表面时，溶剂和小于膜孔的低分子溶质会透过膜，成为渗透液被收集;而大于膜孔的高分子溶质（如有机胶体）则被膜截留，作为浓缩液被回收。
净水器的滤芯里边有些啥？
打开网上商城，搜索一下“净水器”，可以看到市场上净水器的价格有二三百的，也有三五千的，其价格悬殊之大，排除了厂家的宣传费用之外，其差别主要是其关键部件——过滤膜上。一般净水器的过滤层包含4～5级，依次为：第一级PP棉（PPF）滤芯，可过滤水中的胶体、悬浮物、铁锈等大颗粒物质。第二级颗粒活性碳（UDF）滤芯，能有效地吸附水中残留的消毒剂、微生物、微粒等有机污染物。第三级是精密压缩活性炭（CTO）滤芯，可吸附水中的余氯，改善水的口感。第四级根据功效不同，一般为超滤膜、纳滤膜、反渗透膜三者中的一种，主要去除水中的细菌、病毒及孢子等物质。第五级为后置活性炭（小T33），主要针对纯净的饮用水做最终的口感调整，可吸附异味、释放微量的矿元素，使水更加甘甜可口。在这5级过滤中，前3级过滤层成本较低，是大部分净水器都会配备的，第四级装的是哪种膜才是净水器成本的关键，也是净水器功能不同的主要原因。由于第四级过滤膜的孔径较小，截留的物质又最多，因此较为容易堵塞，在其前段装PP棉、颗粒活性碳、压缩活性炭等均是为了预先过滤掉大颗粒物质，增加超滤膜、纳滤膜或反渗透膜的使用寿命，也可为用户降低更换成本。一般来说，用于粗过滤的PP棉等滤芯截留的物质比较多，其更换频率最高，根据用水量不同大致3～6个月更换一次;而粗过滤后端的超滤、纳滤或反渗透膜一般可以使用1～2年。
超滤膜、纳滤膜
和反渗透膜的小秘密
净水器中“膜”的作用非常关键，超滤膜、纳滤膜和反渗透膜三者中，超滤膜的孔径最大，纳滤膜次之，反渗透膜最小。
超滤膜使用寿命长、出水量大，无需二次加压，运行成本较低。超滤能去除泥沙、铁锈等固体物以及細菌、病毒等体积比较大的物质，不能除去离子状态的物质，如引起水硬化的Ca2+、Mg2+等离子和有毒的重金属离子Pd2+、Hg+等，其获得的水相当于矿泉水。市场上价格几百元的净水器通常用的是超滤膜。
纳滤膜发展于20世纪80年代末，但近十多年才在中国得到发展。它是介于超滤膜和反渗透膜之间的一种压力驱动膜，操作压力为 0.5 ～2.0 MPa，因其能截留的物质直径大小约为1nm而得名。纳滤膜的一个很大特征是膜上存在带电基团，因此，其分离作用主要受膜电荷性和孔径大小两个因素影响。对于非荷电分子，主要是通过孔径筛分作用对大于膜孔径的物质进行截留;对于离子，则是通过筛分和静电排斥同时对其进行截留，膜表面带的电荷越多，对离子的截留效果越好。纳滤膜可以去除水中残留的农药、杀虫剂等微量化学物质和三卤甲烷、卤乙酸等自来水消毒的副产物，截留水中的细菌、病原微生物等，并且可以去除重金属等有害离子，使饮用水更加安全。纳滤膜对一价离子的截留率比较低，可以截留大部分二价离子和多价离子，从而可实现一价离子与二价离子的分离，因此纳滤膜既能除去有毒、有害物质，又能保留水中的有益矿物质。另外，纳滤膜在低压下具有较高通量，在运行过程中，其实际能耗和成本比反渗透膜更低。
反渗透膜的孔径在0.1～1nm，相当于头发丝直径的百万分之一，能截留除水以外的其他物质，包括一价离子，也就是说，经反渗透膜过滤后得到的是纯净水。反渗透膜能保证水的安全性和口感，是当今市场上的主流过滤技术，价格在几千元的净水器一般采用的是反渗透膜。不过反渗透膜也有一定的缺点：其需要的操作压力较大，自来水自身压力不够，通常需要安装增压泵。另外，过滤时产生的废水较多，一般要过滤掉50%左右的废水，净化成本较高。
Tips：更具市场潜力的纳滤膜
纳滤膜过滤的能耗较低，跟超滤差不多，但水质安全性和口感都能得到保障;与反渗透膜过滤后得到纯净水相比，纳滤膜在去除对人体健康不利的物质的同时，又保留了对人体有益的部分矿物质，因此纳滤膜在净水市场的前景可谓十分广阔。