不同類型凈水器凈化效果分析

周平發 顧 意 陳子斌 王世乾 張細燕

（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重，消毒副產物、重金屬以及微生物等威脅著人們的健康。水質污染物的種類也不斷增加，出現了內分泌污染物、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的提高，人們對飲用水水質已不滿足能喝到水，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也在家庭、小區、校園、辦公樓、公共場所逐漸普及。清華大學水質專家劉文君教授將水質標準的發展分為：衛生、安全和健康三個階段。我們已經經歷了衛生階段，現在正處于水質安全的階段，健康的理念正在萌芽和發展中[2]。隨著生活水平的不斷提高，人們對飲用水的品質提出了更高的要求，人們正在尋找一種安全可靠、健康的飲水方式。

據奧維網統計2020年凈水市場規模為376億，其中凈水設備銷售中純水機比例高達81 %，純水已成為凈水中的主流。純水機以反滲透技術為依托通過物理篩分機理去除水中的污染物，從而保障水質安全。但是去除有害的同時也將水體中的有益元素一起去除。其他的非純水凈水設備主要為活性炭或者納濾機，主要通過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物、重金屬、無機陰離子和有益礦物元素為研究對象，探討不同類型凈水器對飲用水中這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 實驗部分

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；市售某品牌進口活性炭凈水器，其核心技術為活性炭選擇吸附技術，宣傳可以去除重金屬、細菌、有機物等，保留有益礦物質元素，打造直飲礦泉水。

1.2 實驗儀器

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

1.3 檢測項目及方法

將凈水器接通珠海自來水，按照說明書沖洗后運行約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《生活飲用水衛生標準》中的2種消毒副產物（包括三氯甲烷和四氯化碳），10項金屬指標（包括鐵、錳、銅、鋁、砷、鎘、鉻六價、鉛、汞和硒）和4項陰離子指標（包括氟化物、氯化物、硝酸鹽氮和硫酸鹽），按照《生活飲用水衛生標準》中規定的標準檢驗方法進行檢測。有益礦物元素鉀、鈣、鎂含量采用電感耦合等離子質譜儀檢測。

2 對不同污染物的凈化結果與分析

2.1 消毒副產物的凈化效果

消毒副產物是指用消毒劑對飲用水消毒時，消毒劑與水中含有的天然有機物反應生成的化合物。目前在飲用水中檢出含量最高的為三鹵甲烷，普遍認為三鹵甲烷與人類癌癥的發病率有關[3]。美國環境保護局的安全水法中將三氯甲烷列為致癌物[4]。

從表1測試結果來看，凈化前三氯甲烷和四氯化碳的濃度水平均未超出GB 5749-2006《生活飲用水衛生標準》規定的標準限值。三種凈水器對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《生活飲用水水質處理器衛生安全與功能評價規范-反滲透處理裝置》（2001）和《生活飲用水水質處理器衛生安全與功能評價規范-一般水質處理裝置》（2001）規定的標準限值。由此可見，三種凈水器對消毒副產物有很好的去除效果。

表1 三種凈水器對飲用水中消毒副產物凈化前后的濃度及凈化率

2.2 重金屬的凈化效果

重金屬離子對人體具有強烈的毒害作用，甚至可致癌、致畸、致突變[5]。

從表2的測試結果來看，凈化前10種重金屬的濃度水平均未超出GB 5749-2006《生活飲用水衛生標準》規定的標準限值。三種凈水器對10種重金屬的去除效果各不相同，其中反滲透凈水器、納濾凈水器和進口活性炭凈水器對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，最后為進口活性炭凈水器。凈化后的10種重金屬濃度水平均未超出《生活飲用水水質處理器衛生安全與功能評價規范-反滲透處理裝置》（2001）和《生活飲用水水質處理器衛生安全與功能評價規范-一般水質處理裝置》（2001）規定的標準限值。

表2 三種凈水器對飲用水中重金屬凈化前后的濃度及凈化率

2.3 無機陰離子的凈化效果

氟的毒性危害包括對人體肌肉骨骼系統的不利影響（氟骨病、易骨折等）、對神經系統的不利影響（如智力缺陷）、內分泌干擾效應和致癌風險；氯離子和硫酸鹽濃度過高往往影響水質的口感[6]。硝酸鹽有可能經硝酸鹽還原菌作用變成亞硝酸鹽，形成致癌物質亞硝基胺，對人體健康構成危險[7]。

從表3的測試結果來看，凈化前4種無機陰離子的濃度水平均未超出GB 5749-2006《飲用水衛生標準》規定的標準限值。三種凈水器對4種無機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4種無機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 %。進口活性炭凈水機對4種無機陰離子無任何去除效果。

表3 三種凈水器對飲用水中無機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、鎂對于心血管、骨骼健康具有重要的保護作用[8]。

從表4的測試結果來看，三種凈水器對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 %。進口活性炭凈水機對3種有益礦物元素無任何去除效果，可以很好的保留這些有益元素。

表4 三種凈水器對飲用水中有益礦物元素凈化前后的濃度及凈化率

3 結論

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