滤芯制造：为净水把好每一道关

本刊记者 赵明

近年来，净水设备产业呈现爆发式增长，作为净水设备的核心零部件，滤芯（活性炭、P P 棉、超滤膜、微滤膜、反渗透膜等）市场需求量激增，相关生产企业产销两旺。强调技术、品质、专业性，成为滤芯生产企业间的共识。《电器》记者采访时明显感觉到，2014 年，中国净水设备企业正在全力挣脱无序竞争的羁绊，市场不断扩容的同时，滤芯生产企业提供的新材料、新技术、新设计理念逐步得到认可。

市场细分，“普涨”行情下境遇不同

净水设备通常由多种滤芯结合成组，层层过滤原水，提升水质。按照G B /T30306-2013《家用和类似用途的饮用水处理内芯》解释，滤芯可按水处理原理分为粗滤内芯、膜内芯、吸附内芯、矿化内芯、离子交换内芯、复合内芯和其他内芯。其中，粗滤内芯指具备粗滤功能的内芯，包括石英砂、无烟煤、天然锰砂、陶瓷、P P 棉等为滤料的内芯。膜内芯指以膜元件为核心构成的内芯，包括微滤内芯、超滤内芯、纳滤内芯、反渗透内芯等。吸附内芯指具备吸附功能的内芯，包括以颗粒活性炭、活性炭棒、活性炭纤维、吸附树脂、陶瓷颗粒等为滤料的内芯。矿化内芯指具备矿化功能的内芯，主要包括以矿化球、麦饭石等为滤料的内芯。离子交换内芯指具备和水中离子进行可逆性交换能力的内芯，包括以阴离子交换树脂、阳离子交换树脂等为滤料的内芯。复合内芯指具备两种或两种功能以上的内芯。其他内芯指上述功能以外的内芯，如电渗析等。

众多产品中，以陶瓷、P P 棉等为滤料的滤芯可应用于所有水处理产品的预处理环节，广阔的市场空间促使此类滤芯生产企业步入规模化竞争阶段，品质可靠，具备一定生产规模的企业已经取得竞争优势，并逐步强化市场地位。

活性炭可去除水中的臭味、色度、余氯、胶体、有机物（如合成洗涤剂、农药、除草剂、杀虫剂、合成染料、三卤甲烷、卤乙酸、内分泌干扰物如邻苯二甲酸酯P A E S 等）、重金属（如汞、银、镉、铬、铅、镍等）、放射性物质等，是净水设备中使用最早、应用最广泛的材料，一般用于预处理或作为净水设备水处理工艺中的一个单元出现。活性炭不仅用于一般活性炭净水器，在家用纯水机，以及多数超滤、陶瓷、KDF、UV 等净水机中都会用到，市场需求量巨大。

净水设备中，纯水机和净水机整机产销量呈交替增长态势。由于只有反渗透纯水机才能彻底解决所有的水质问题，近两年，纯水机市场零售量已经超过净水机。净水机配装超滤膜滤芯，纯水机配装反渗透膜滤芯，随着整机市场竞争越来越激烈，这两类滤芯生产企业也在不断寻求技术突破，成为滤芯制造领域技术研发最为活跃的两个产品类别。

膜滤芯，蓬勃发展背后加紧技术升级

在家用净水设备中，以微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜组成的膜滤芯阵营发挥着极为重要的作用。

陶氏化学的RO 膜、热水膜、反渗透膜、超滤膜、纳滤膜分离技术在解决工业、市政、商业和家庭等方面的净化用水中是全球公认的先驱。近年来，陶氏化学尤为重视对中国家用净水设备应用市场的开拓，反渗透业务连续几年保持高速增长。陶氏化学家用反渗透业务销售郑勤勤在接受《电器》记者采访时透露，陶氏化学在中国的反渗透业务分为反渗透膜膜片和反渗透膜滤芯两种业务形式，可以为净水设备生产企业提供反渗透膜，配合有能力自己组装滤芯的整机厂深度开发净水设备，也可以直接为净水设备厂提供在美国工厂完成制造过程的高品质反渗透膜滤芯元件成品，缩短、简化净水设备的制造流程。“我们的反渗透膜滤芯供货价格在100 元以上，要比很多国内滤芯产品高出一倍。”对此，陶氏化学并未感到太大的竞争压力，郑勤勤说，“虽然成本相差40 ～ 50 元，但国内一些知名净水设备制造厂还是能够认可陶氏化学的产品，可以接受这个价格差。我们的合作伙伴也是在净水设备制造领域发展较好的企业，他们的快速发展带动了陶氏化学反渗透膜产品销售业绩的节节攀升。”据了解，2015年，陶氏化学将进一步深耕中国市场，贴近中国净水设备生产企业大通量、高回收率的需求，推出更适合中国本土市场的反渗透膜产品。

拥有超过40 年液体分离膜产品开发经验的东丽可为净水设备厂提供微滤、超滤、纳滤、反渗透和膜生物反应器等全系列液体分离膜产品。东丽公司生产的反渗透膜脱盐率极高。针对中国家用净水设备市场，东丽公司推出了极低压反渗透膜，具有压力低、产水量大、脱盐率高等特点。东丽公司相关技术负责人介绍说：“通常，普通家用反渗透纯水机的运行压力不高于100Psi，东丽的极低压反渗透膜在这样的条件下可以达到预期的净化效果。”

一些净水设备整机生产企业出于对掌握核心技术、控制产品品质、降低制造成本等方面的考虑，纷纷在膜滤芯生产项目上投放资金和技术等资源。A.O.史密斯拥有成熟的卷膜生产体系，具备将膜材料制成滤芯的生产能力，这让A.O.史密斯在反渗透膜滤芯技术研发上有更多发挥余地。其耗时两年研发成功的M A X3.0 长效反渗透滤芯将滤芯寿命由两年延长至三年，同时大大提高净水产出率。

北京碧水源净水科技有限公司在生产净水设备的同时，已经成为颇具规模的膜研发和生产基地，目前微滤膜年产能达到400 万平方米、超滤膜年产量达到200 万平方米，经过新一轮投资建设，碧水源将拥有年产100 万平方米的反渗透膜、100 万平方米纳滤膜研发生产基地。“碧水源目前主推的是超级纳滤膜滤芯技术。”滤芯设备事业部经理赵靖介绍说，“所谓微滤、超滤、纳滤是根据过滤膜孔径大小来定义的，孔径越小过滤原水效果越彻底，通常情况下，纳滤膜孔径小于微滤膜和超滤膜，大于反渗透膜。碧水源超级纳滤膜孔径在3 ～ 5n m 之间，细菌、病毒的去除率为100%，重金属去除率达到97%，Ca、Mg、Fe、Mn 等元素的截留率均在80% ～ 90% 之间, 农药、环境荷尔蒙类物质去除率在97% 以上，对消毒副产物及其前体物平均截留率在94% 以上。此外，超级纳滤膜滤芯保留了水中一定的微量元素，出水近中性，呈弱碱性，对人体健康更有利。”

在生产家用反渗透直饮水机、商用反渗透直饮水机、超滤净水器、中央软水器和工业水处理设备等产品的同时，伊美特集团还身兼另一个角色——水家电零配件供应商。据上海伊美特实业有限公司总经理王鑫介绍，伊美特集团生产并销售各种净水系列产品，全机90% 以上的零配件，如反渗透膜、水泵、变压器、滤瓶、滤芯、压力桶等皆依靠自主研发、自主生产。对此，王鑫说：“这种生产模式有助于我们对产品质量严格把控，净水设备制造是一个非常严谨的过程，绝对容不得半点儿差错。”

目前，深圳市金利源净水设备有限公司超滤膜滤芯的月产量达到20 多万件，实现了超滤芯自给自足。总经理姜国平表示：“为了达到生产条件，金利源2014 年下了大力气，对厂房进行了装修改造，使超滤膜车间真正实现无尘化。”

活性炭，严格把控产品质量

据了解，活性炭的表面和内部布满了纳米级别的微孔，最小的只有0.05n m 左右，当水中有害化学物质流过活性炭时被微孔吸附，从而达到净化水质的效果。活性炭表面及内部孔径的比表面积之和越大，吸附能力越强，活性炭里的中孔和小孔分布越多越均匀，化学去除率越好。

目前，为净水设备企业供应活性炭的企业数量众多，生产能力、品质把控能力相差甚远。“市场上活性炭供货价格相差甚至超过30%，这能充分说明问题。”据某企业负责人透露，活性炭在净水设备中发挥的作用十分关键，知名净水设备品牌在采购活性炭时十分谨慎，但一些急功近利的小净水设备厂贪图便宜，或是不具备相应的检测能力而购入劣质活性炭，直接降低净水设备的出水品质，甚至产出不达标的水。“价格差在哪里？”该负责人进一步举例说，“活性炭要经过酸洗去除内部的重金属元素，一些小活性炭厂把这一步改为‘喷酸’，不是用食品级盐酸浸泡活性炭，而是将盐酸直接喷淋在活性炭表面，这样的表面功夫起不到任何作用。酸洗工序后，活性炭还要经过水洗工序，这一步也很关键，必须使用纯水，否则酸洗后的活性炭将受到污染，但水洗工序使用纯水会增加成本，很多活性炭厂根本没有纯水装置。此外，一些活性炭厂购入已经使用过并报废的活性炭，简单处理后便参入待售的产品中，这些活性炭根本起不到应有的滤除效果。”

“净水设备厂必须提高对活性炭的品质要求。”卡尔冈炭素（苏州）有限公司销售负责人江潮滨在接受《电器》记者采访时表示，“煤质活性炭、椰壳活性炭，不管活性炭的制成材料是什么，必须达到相关标准要求才能在净水设备中发挥作用。”据江潮滨介绍，在实际应用过程中，活性炭芯分为“前置”和“后置”两种存在形式，前置活性炭芯设置在预处理环节，安装在反渗透膜前对原水进行吸附过滤，高品质前置活性炭芯滤除效果好，可以起到保护反渗透膜，延长反渗透膜使用寿命的作用。后置活性炭芯设置在反渗透膜后，可以再次吸附杂质，起到更深层次净化的作用，有些企业在后置活性炭芯中加入口感改善因子，使饮用水口感更好。由于后置活性炭芯在反渗透膜后，品质尤为关键，一旦出现问题，整个原水净化过程将前功尽弃。据了解，卡尔冈炭素公司是全球最大的活性炭提供商，在粒状活性炭生产技术及销售方面是世界活性炭领域的领导者，拥有100 多种活性炭产品，广泛应用于饮用水净化、废水处理、空气净化、食品和化工过程净化及特殊应用等领域。

活性炭吸附了大量的有机物，这些有机物会成为细菌等微生物的营养，细菌会在活性炭的微孔中大量繁殖增生，可能导致出水菌落总数超标。A.O. 史密斯（上海）水处理产品有限公司注意到了这一点，在部分家用反渗透纯水机的后置活性炭滤芯中加上一小段溴树脂，确保出水无菌，这一产品出口到欧洲市场很受欢迎。

活性炭发挥净水作用，不论物理吸附还是化学吸附，都需要一定的时间。因此，净水设备生产厂要想改进活性炭过滤器或活性炭滤芯的设计，须尽可能增加水和活性炭的接触时间，增加炭柱长度和活性炭用量，降低水的流速，从而提高活性炭的净水效果和出水水质。目前，市场上有一种微渗透滤芯，在微滤膜表面涂抹上一层粉末活性炭，由于微滤膜孔径极小，致使粉末活性炭无法透过膜孔，从而在膜表面形成2 ～ 3mm 厚的粉末活性炭涂层。当原水通过该涂层时，由于无法在单位时间内全部通过，只能渗透过去，从而大大增加了水与活性炭的接触时间。