KDF er en kobber-sinklegering. Det er verken et kjemisk behandlingsmiddel eller et porøst materiale som aktivert karbon, men snarere en granulær metallegering.
Det produseres gjennom smelting og granulering: kobber og sink smeltes først sammen for å danne en legering, som deretter lages til granuler. De gylne granulatene vi ser inne i filterpatronene er KDF.
I vann genererer KDF en galvanisk reaksjon for å fjerne rester av klor og tungmetaller. To punkter må imidlertid gjøres klart: effektiviteten avhenger av flere faktorer, og den er relativt dyr. Disse to hensynene betyr at det ikke er førstevalget for hver applikasjon.
Når det gjelder kvaliteter og sammensetning, er KDF klassifisert i forskjellige kvaliteter i henhold til kobber-til-sink-forholdet. For eksempel består KDF85 av 85 % kobber og 15 % sink. Ulike forhold gir materialet ulike egenskaper og gjør det egnet for ulike bruksområder.
2. Hvordan lages KDF?
Den grunnleggende produksjonsprosessen er enkel og består av to hovedtrinn:
Trinn 1: Smelting
Rent kobber og ren sink smeltes sammen for å danne en kobber-sinklegering.
Trinn 2: Granulering
Den smeltede legeringen blir deretter behandlet ved hjelp av en granuleringsmetode for å produsere kobber-sinklegeringsgranulene vi ser i det ferdige materialet.
KDFs kvalitet avhenger med andre ord av to ting fra begynnelsen: om det brukes rent kobber og sink, og om proporsjonene deres er nøyaktig kontrollert. Forholdet bestemmer karakteren - og til slutt hva materialet kan gjøre.
3. Hvordan KDF fungerer: En "galvanisk celle" i vann
Dette er det viktigste aspektet ved KDF, og også det som oftest er laget for å høres mer mystisk ut enn det egentlig er. Faktisk fungerer det på samme prinsipp som de galvaniske cellene som undervises i fysikk på ungdomsskolen.
Prosessen kan deles inn i følgende trinn:
To elektroder dannes. Kobber og sink kan generere en galvanisk reaksjon i vann. Under denne prosessen dannes to elektroder, akkurat som i et batteri: en kobberelektrode og en sinkelektrode, som tjener som katode og anode.
Sink mister elektroner ved anoden. Sinken løses gradvis opp: metallisk sink, med en oksidasjonstilstand på null, blir til sinkioner med en ladning på +2 (Zn → Zn²⁺ + 2e⁻), og frigjør elektroner i prosessen.
Elektroner strømmer mot kobberelektroden. De frigjorte elektronene beveger seg til kobberelektroden og produserer en elektrisk strøm.
Frie elektroner fjerner sterkt oksiderende stoffer. Disse frie elektronene kan fjerne sterkt oksiderende stoffer i vann, for eksempel restklor. Resterende klor reduseres og fjernes derved fra vannet.
Tungmetaller reduseres og avsettes på kobberelektroden. Visse tungmetallioner i vannet får elektroner ved kobberelektroden, reduseres og danner avleiringer, og fjernes derved fra vannet. Denne prosessen er spesielt uttalt når vannet har et visst nivå av elektrisk ledningsevne.
En nøkkelbetingelse må understrekes: både mengden tungmetaller KDF fjerner og fjerningseffektiviteten er direkte relatert til den opprinnelige konsentrasjonen og vannstrømningshastigheten. Med andre ord, for at KDF skal fungere effektivt, må startkonsentrasjonen være lavere og strømningshastigheten langsommere. Jo mer grundig vannet kommer i kontakt med filtermediet, jo mer fullstendig kan reaksjonen fortsette.
4. Faktorer som påvirker KDFs ytelse
Faktoreffekt
Vannledningsevne Den galvaniske reaksjonen krever et visst nivå av elektrisk ledningsevne. Hvis ledningsevnen er utilstrekkelig, kan ikke reaksjonen fortsette effektivt.
Startkonsentrasjon Jo lavere startkonsentrasjon, desto lettere kan fjerning finne sted.
Vannstrømningshastighet En langsommere strømningshastighet gir lengre kontakttid og mer grundig fjerning. Hvis strømmen er for rask, er det ikke nok tid til reaksjonen.
Mengde filtermedier En større mengde filtermedier øker behandlingskapasiteten og evnen til å opprettholde ytelsen.
Som tabellen viser, er ikke KDF et filtermedium som "automatisk fungerer når det er installert." Ytelsen avhenger sterkt av driftsforholdene. Dette er også grunnen til at effektiviteten varierer betydelig mellom faktiske produkter.
5. KDFs kostnadseffektivitet: en produsents perspektiv
Fra vårt perspektiv som produsent er vår vurdering av KDF ganske målt.
På den ene siden er kostnadene virkelig høye.
Den bruker rent kobber og ren sink som råmateriale og krever flere prosesstrinn, inkludert smelting og granulering. Verken materialene eller produksjonsprosessene er rimelige, noe som direkte bidrar til den relativt høye prisen.
På den annen side er ytelsen i den virkelige verden usikker.
Som diskutert tidligere, avhenger KDFs evne til å fjerne klor og tungmetaller av faktorer som vannledningsevne, startkonsentrasjon, strømningshastighet og mengde medie som brukes. Under mindre enn ideelle forhold kan det hende at den ikke klarer å levere den forventede ytelsen, selv om kostnaden allerede er påløpt.
Samlet sett anser vi derfor ikke KDF som spesielt kostnadseffektivt fra en produsents perspektiv.
For å være rettferdig har KDF også fordeler som er vanskelige å erstatte: den kan håndtere både klor- og tungmetallfjerning, og den er relativt motstandsdyktig mot høye temperaturer. Den har derfor fortsatt verdi i visse spesifikke applikasjoner. Når vi velger materialer og bestemmer proporsjonene deres i et produkt, må vi imidlertid være klare på om pengene som brukes på KDF faktisk vil levere et tilsvarende ytelsesnivå.
6. Sammendrag
KDF er en kobber-sink-legering, produsert gjennom smelting og granulering, og brukt som et granulært metall-legert filtermedium.
Det er klassifisert i forskjellige kvaliteter i henhold til kobber-til-sink-forholdet. For eksempel KDF85 = 85 % kobber + 15 % sink.
I vann virker KDF gjennom en galvanisk reaksjon: sink fungerer som anode, mister elektroner og blir til sinkioner med en ladning på +2. Elektronene strømmer til kobberelektroden og produserer en strøm. De resulterende frie elektronene fjerner sterkt oksiderende stoffer som gjenværende klor, mens tungmetallioner reduseres og avsettes på kobberelektroden.
Effektiviteten avhenger av flere faktorer, inkludert vannledningsevne, innledende konsentrasjon, strømningshastighet og mengde medie som brukes. En lavere startkonsentrasjon og en langsommere strømningshastighet gjør at den fungerer mer effektivt.
Fordi råvarer og prosessering er dyre, mens ytelsen er begrenset av driftsforhold, er ikke KDF spesielt kostnadseffektiv fra produsentens perspektiv.
