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净水器,你真的需要吗?

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棱子 美国西北大学医学院博士后

近些年,随着生活水平的提高,家庭饮用水的安全问题受到越来越多的关注;随着社交媒体的普及,各种关于饮用水不安全的谣言也泛滥起来。应运而生的一系列家用净水器产品开始流行。那么,我们的自来水到底安不安全?有必要安装家用净水器么?为了回答这两个问题,我们需要首先了解一下我们平常喝的自来水是如何生产出来的。

自来水是怎么生产的?

目前,生产自来水的原水大多来自深层或浅层地下水、江河或者湖泊。根据原水的种类不同,生产自来水的流程也不大一样。

深层地下水是指深度在地表之下1公里左右的水,往往只需要通过消毒处理就可以提供给用户使用了。江河湖泊的水因为含有较多的悬浮杂质和微生物,则需要更多步骤的处理。从江河湖泊采集到的原水首先要加入絮凝剂(多是硫酸铝或者氯化铝),铝离子在水中水解形成氢氧化铝,氢氧化铝能够吸附水中的胶粒和微小的颗粒物,使它们凝聚形成大的颗粒在沉淀池中沉淀下来。经过沉淀的水再经过沙石过滤层过滤就除去了多数微生物和其他悬浮物,该清水再经加氯消毒,杀灭其中的微生物,就可以经过管网送到各家各户了。自来水的消毒目前使用较多的是漂白粉(次氯酸盐)、氯气或者二氧化氯;也有少部分水厂使用臭氧,但是因为臭氧成本高,不能够长期抑制自来水中的微生物,并没有得到广泛应用。次氯酸根离子具有较强的氧化性,可以抑制水中的微生物。氯气在水中会生成次氯酸和盐酸,次氯酸不稳定且具有更高的氧化性,可以更高效抑制水中微生物的生长。虽然含氯消毒剂并不能完全杀灭水中的微生物,但是可以有效抑制微生物的繁殖。这也是为什么国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要求自来水出厂的时候含有0.3-4 毫克/升的氯气或者游离氯,或者含有0.1-0.8毫克/升的二氧化氯;相对应的管网末梢(家庭水龙头)水中含有不低于0.05毫克/升的氯气或者游离氯或者不低于0.05毫克/升的二氧化氯。自来水中安全范围内的余氯在煮沸过程中可以完全分解成无毒的氯离子,并不会对人体造成伤害。但是现在有很多和自来水中余氯有关的谣言,声称余氯会和自来水中的物质反应生成致癌物质。这类谣言正是一些人利用普通人不熟悉自来水生产工艺,无限夸大自来水中余氯的危害。

自来水的微生物指标、有机和无机化合物指标以及放射性指标也有严格的规定。如果水源不受污染,正规自来水厂生产出来的自来水,已经有效去除了原水中的悬浮胶粒、杂质和微生物,可以作为日常用水放心使用。

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渗透和反渗透的原理

家用净水器是怎么工作的?

简单地讲,净水器就是一组由不同材料制成的滤芯串联起来组成的过滤装置。通过不同的滤芯把自来水中各类不溶性和可溶性物质过滤掉。

第一级多是聚丙烯滤芯(PP棉滤芯),聚丙烯滤芯的过滤孔径比较大,可以滤除水中的泥沙、铁锈等大颗粒杂质以及较大的浮游生物。第二级是压缩活性炭滤芯,利用活性炭多孔和较大比表面积的性质,吸附一些有害物质。活性炭是疏水性的吸附剂,具有选择性吸附非极性物质的特性。第三级是超滤膜滤芯,其过滤孔径更小,达到0.22微米或者更小。这样的滤孔可以过滤掉多数细菌。多数低端的净水器由这三个滤芯构成,可以过滤掉各种大小的不溶性颗粒物和细菌,吸附一些非极性分子。但是这类净水器并不能去除水中的可溶性离子,比如钙镁离子、重金属离子和一些极性化合物,而钙镁离子是形成水垢的主要物质。因此,如果当地自来水硬度比较大,需要去除水中过多的钙镁离子,就不能选择这类净水器,而要选择含有反渗透膜滤芯的净水器。

一些物质形成的薄膜能够允许一些分子(如水分子)通过,却可以阻隔水中其他离子,比如钙镁离子和重金属离子通过,我们称这类薄膜为半透膜。水溶液的一个特点是水分子会从低浓度的一侧透过半透膜扩散到高浓度的一侧,称为渗透。但是如果在高浓度的一侧(自来水侧)施加适当的压力,就可以驱动水分子透过半透膜移动到低浓度的一侧(净水侧),这就是反渗透。经过反渗透膜过滤可以有效去除可溶性的金属离子,使水软化。反渗透膜高浓度侧会富集可溶性离子,需要及时清洗排出;因此拥有反渗透膜的净水器需要排出废水以便清除高浓度一侧富集的物质。目前,这类净水器排出的废水往往是最终获取净水的数倍。

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净水器结构示意图

有必要安装家用净水器么?

看过了上面介绍的自来水的生产过程和净水器的工作原理,我们知道这要看具体的情况。如果当地没有标准的自来水厂,比如饮用自己打井抽取的浅层地下水或者湖水,可以考虑安装家用净水器,过滤掉泥沙和悬浮物;如果当地水源清洁,自来水达到国家标准,就没有必要安装家用净水器;如果当地自来水的硬度太大,影响口感或者日常使用,可以考虑选用含有反渗透滤芯的净水器使水软化。

需要特别指出的是,净水器的滤芯需要定期更换,其维护成本是比较高的。是否安装净水器除了考虑是不是必要,还要考虑和其他方式(比如购买纯净水)比成本的高低。

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