國內外家用凈水器及活性炭濾芯的技術標準現狀分析

　　導讀：活性炭是市政供水常用的應用材料之一，被廣泛應用于水廠工藝、原水應急處理，以及家庭終端凈水設備中。2017年本欄目邀請上海華嚴檢測技術有限公司，通過對現有資料的收集、整理和分析，從多個角度開展活性炭在飲用水處理中的應用發展研究，并將成果以連載形式供同行參考。
　　近年來，由于水源污染事件頻發以及自來水在輸送過程中易受到輸水管網及水箱的二次污染，龍頭水水質存在隱患，家用凈水器已逐步成為生活必需品。但是由于凈水器及其零部件、原材料的標準體系不健全，進入門檻低，市場上的產品質量良莠不齊、售后服務沒有保障，標準化問題制約著我國家用凈水器行業的發展。本文調研分析了國內外凈水器及活性炭濾芯的標準體系，提出了標準完善的建議。
　　1家用凈水器的國內外技術標準統計
　　1.1家用凈水器的國外技術標準
　　可查閱到的家用凈水器相關的國際標準共7項，如表1所示。其中有6項均為美國國家衛生基金會(NSF)所制定，并被美國國家標準學會(ANSI)采納為美國國家標準。NSF所制定的家用凈水器相關標準對所檢測的設備提出了較高的要求，標準涵蓋了對產品的安全性、對污染物去除性能、對潛在惡劣使用環境的適應能力、使用壽命以及超壽命使用的飲水安全保證能力等多方面的內容。
　　1.2家用凈水器的國內技術標準
　　表2和表3列出了我國家用凈水器現行的技術標準。由表2和表3可知，國家質檢總局等多個部門分別組織制定過多項涉及凈水產品的標準。與國外相比，雖然以量取勝，但質量與國際標準還存在較大差距。
　　我國凈水產品眾多標準中至今沒有一個系統的、權威的、實用的強制性國家標準?，F有標準存在的問題主要有以下幾點：①各部門的標準立足點不同，各有其必要性和局限性;②部分標準年代久遠，缺乏實用性，已與技術革新脫軌;③不同凈水器相關標準中重復性內容較多，體現差異性的內容較少，描述太過籠統;④目前凈水器種類繁多，但現有標準多為一般性標準，分類不夠細致，沒有針對不同技術類型的凈水器制定專門的標準;⑤標準內容較為粗放，不能真正指導企業生產實踐，且對出水水質的要求不夠嚴格;⑥標準中缺少便于消費者識別的各種功能性標識，即未考慮消費者意識問題。
　　2凈水器用活性炭濾芯的技術標準
　　濾芯是凈水器最重要的組成部分，濾芯的好壞決定凈水器的使用壽命和出水質量。它能有效去除水中的色度、嗅味、顆粒物、細菌、有害化學成分等，從而保證飲用水的安全。根據濾出水用途的不同，濾芯的種類可以分為以下幾類：①活性炭濾芯;②PP濾芯;③陶瓷濾芯;④樹脂濾芯;⑤鈦棒濾芯;⑥KDF濾料;⑦納濾膜;⑧中空纖維超濾膜;⑨反滲透膜(RO)。市面上所售凈水器產品中多為5級工藝，而在各種凈水器的處理工藝中，PP棉+顆?；钚蕴?燒結活性炭+反滲透+后置活性炭產品市場占有率較大，活性炭濾芯被廣泛應用。
　　2.1凈水用活性炭的技術標準
　　國內外對凈水用活性炭的檢測已有比較成熟的標準，如表4所示。凈水用活性炭的檢測標準中對活性炭的物理性能(粒度、強度、裝填密度等)、液相吸附性能(碘吸附值、亞甲藍吸附值、苯酚吸附值、二甲基異莰醇吸附值等)以及所含雜質情況(重金屬含量等)均進行了規定。我國凈水用活性炭標準中多采用碘吸附值和亞甲藍吸附值來表征活性炭對水中有機物的去除能力。但齊龍等研究發現，碘吸附值和亞甲藍吸附值只能作為凈水器用活性炭選型的參考指標，與凈水器的凈水效率無必然的相關性，建議對凈水器用活性炭進行耗氧量(CODMn)去除率的評價，以確?；钚蕴繉ψ詠硭杏袡C物的有效吸附。
　　2.2活性炭凈水器/濾芯的技術標準
　　20世紀70年代初，為規范活性炭凈水器的生產、檢驗和應用，住建部于1993年頒布了《活性炭凈水器》(CJ3023—1993)標準，這是目前國內針對活性炭凈水器的唯一標準，標準中對活性炭凈水器的材料要求、制作要求、裝配要求、外觀要求和使用性能要求進行了規定。其中，對所用顆?；钚蕴吭牧系募夹g要求如表5所示，其檢測方法引用了《煤質顆?；钚蕴吭囼灧椒ā?GB/T7702)標準，并補充了半脫氯值、pH值、氯化物、砷、鋅、鎘、鉛的測定方法。CJ3023—1993中對活性炭凈水器使用性能的要求主要是對其抗壓性能、出水水質和凈水效率進行了規定，對凈水效率的要求如表6所示。
　　CJ3023—1993標準發行至今已有二十多年的時間，標準較為老舊，且存在一些問題，有待修訂和完善。劉莉娟[11]研究發現CJ3023—1993標準中主要存在以下幾個問題：①標準中考核的水質指標中沒有余氯、pH值、總硬度等指標;②標準中以TOC、COD來計算相對總產水量是有矛盾的，應只取其一來定論相對總產水量;③標準中對進水中超標的有機物、重金屬的去除率要求沒有定量，不具有可操作性;④標準中有關產品說明書的要求未有型號、標記等相關內容。
　　國家衛生部之后頒布的《附件4A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器》(衛法監發[2001]161號文)和《衛生部涉及飲用水衛生安全產品檢驗規定》(衛法監發[2001]254號文)中對以活性炭為主要過濾材料的水質處理器的要求也進行了規定，其中對衛生安全的要求主要采用了整機浸泡試驗和加標試驗方法，活性炭凈水器加標試驗只要求對揮發酚類、耗氧量、三氯甲烷、四氯化碳4項指標進行檢驗。
　　2013年頒布的國家推薦性標準《家用和類似用途飲用水處理內芯》(GB/T30306—2013)中對各類飲用水處理內芯的衛生要求、水質要求、試驗方法等均進行了規定，其中也包括活性炭吸附內芯。GB/T30306—2013標準中對各類濾芯性能方面的要求也主要是借鑒了以往的標準，比如對內芯衛生安全方面的要求應符合《生活飲用水水質處理器衛生安全與功能評價規范》，對出水水質的要求應符合《生活飲用水衛生標準》(GB5749—2006)，對活性炭吸附內芯性能的要求需符合CJ3023—1993標準中的相關要求。試驗方法部分除了借鑒國家衛生管理部門相關規定外，GB/T30306—2013標準中給出了活性炭吸附內芯的試驗裝置，增加了標準的可操作性。
　　3建議
　　基于我國標準不全以及活性炭濾芯的重要性，制定一個專門針對活性炭濾芯的較為系統的、完善的標準是十分必要的。在制定活性炭濾芯標準時應側重于對其性能及使用壽命的評價，建議可從以下幾個方面考慮。
　　(1)活性炭濾芯水處理量測試
　　若以CODMn去除率為評價指標，可測定活性炭濾芯對CODMn的吸附速率和飽和吸附容量，進而可以計算活性炭濾芯可處理的水量。
　　測定方法：通過靜態或動態吸附試驗，繪制活性炭濾芯吸附CODMn的吸附速率曲線和吸附等溫線，進而計算求得。
　　(2)活性炭濾芯凈水效果評價
　　除考察對CODMn、DOC的去除效果外，建議增加測試其對水中總硬度、各類痕量有機污染物、顆粒物數量、余氯、重金屬、微生物等的去除效果。測定方法：可參考NSF相關標準，配制一定濃度特定污染物的加標水樣進行模擬通水試驗，通過測定進出水的濃度可計算去除率。
　　(3)活性炭濾芯的水利特性測試
　　通過測定活性炭濾芯的壓力降曲線，用來幫助選取合適的過濾流速，在保證流量足夠大的情況下，盡可能減少壓力損失。測定方法：以自來水為水源，經泵輸送后通過活性炭濾芯，測定水樣流經濾芯前后的壓力數值的變化。多組試驗后，依據流量及壓力降數值繪制壓力降-流量關系圖。
　　(4)活性炭濾芯穩定性評價
　　穩定性測試主要考察活性炭濾芯在正常工作壓力下是否會發生活性炭泄漏，進而影響水質。測定方法：在特定壓力下，采用自來水正(逆)向流過活性炭濾芯，測定自來水流經前后水質中顆粒物數量、濁度的變化。通過顆粒物數量及濁度的變化可用來判定活性炭濾芯是否發生顆粒泄露現象，以及顆粒泄露的嚴重程度。
　　(5)活性炭濾芯更換周期評價
　　活性炭濾芯的更換周期可依據活性炭濾芯的水質處理效果，結合濾芯中活性炭吸附性能參數進行評價。