- 文／水知識生活家 許馨勻｜在這資訊碎片時代，我們只提供最真實的水知識，大家最需要的水知識，讓人人都能當水知識生活家。
你家有裝淨水器嗎？ 目前活性碳濾芯和 RO 逆滲透為目前台灣淨水器的大宗。其實 RO 逆滲透是一套複合式的系統，其中主要的過濾環節也包含了「活性碳」；究竟這些淨水器是如何運作的，你知道嗎？讓我們一起來了解淨水器的組成和原理吧，有了這些知識也更能知道自己適合怎樣的淨水器、才不會被廣告或是業務牽著鼻子走囉。
首先，讓我們來看看活性碳的小知識吧！
活性碳淨水器
活性碳濾芯原理
活性碳（activated carbon）是很廣泛使用的的淨水器濾材，為一種多孔性的含碳物質，它具有高度發展的孔隙構造，其結構為碳形成的六環物堆積而成。由於六環碳的不規則排列，造成了活性碳多微孔結構及高表面積的特性，每一公克的活性碳就有如好幾個籃球場的面積，因為這特性所以它能夠讓汙染物如農藥、臭味、餘氯等有足夠空間吸附在上面，而達到過濾效果。
活性碳主要功能有
- 臭味
- 吸附顏色
- 吸附氯氣
- 吸附農藥
活性碳就像海巡一般，負責把這些偷渡的物質給抓起來，然而對於暗渡陳倉的硝酸鹽、硬度以及絕大部分的重金屬，活性碳可能就拿他們沒辦法了（攤手）。
活性碳材質迷思
活性碳所使用的材料大多取自木材、鋸屑、木質素、果殼、棕櫚、椰子殼等，經高溫（300～500℃）碳化後，再以高溫（850～950℃）的水蒸氣予以活性化製成。活化的目的是清除碳化過程中，積蓄在活性碳孔隙內的焦油物質及提高孔洞體積、比表面積，以產生高吸附量的活性碳。
通常業者會聲稱椰子殼的活性碳就是最好的選擇，千萬不要陷入材料品質迷思，關鍵還是在於廠商的製造過程，而這個把關的部分，消費者需要注意的是，是否有美國國家衛生基金會（National Sanitation Foundation, NSF）認證材料證明，這樣才能避免買到劣質的活性碳濾心或淨水器。
市面上常見的活性碳淨水器種類
一般市面上販售的活性碳淨水器大致可分為『粒狀』、『粉狀』、『壓縮碳棒』、『銀添抗菌活性碳』、『銀添抗菌活性碳纖維』五種型式，其過濾效果程度依序為：
- 銀添抗菌活性碳纖維
- 銀添抗菌活性碳
- 壓縮碳棒
- 粉狀
- 粒狀
由於活性碳本身無抗菌的能力，因此開發出添加具有抗菌效果的銀奈米粒至活性碳中，透過奈米大小具有高的比表面積特性，加入活性碳中可提高其吸附性。
活性碳的維護與管理
- 增加水體與活性碳的接觸時間可以提高活性碳吸附的效果，這可以透過減低水流速度的方式達成。
- 新的活性碳在第一次使用前應以清水流洗清潔，以去除殘留的粉末狀活性碳。
- 活性碳的吸附對象是無選擇性的，只要是疏水性有機物，活性碳都具備某種程度的吸附效果。為增加吸附效果，水體應先適度過濾，去除雜質再進入活性碳濾心。
使用活性碳淨水器應注意的地方
過濾是以阻截為處理機制，達到去除水中物質的功能，因此使用一段時間後，濾芯上所截留下水中的雜質會逐漸累積。雖然活性碳的吸附能力很強，但也是細菌的溫床，使用時間一久，活性碳已屆使用期限，如果太久沒有更換或清洗，堆積在淨水器上的顆粒物質會愈來愈多，則通過之水流量會逐漸減少，並會孳生細菌，影響水質安全。
如何判斷淨水器被阻塞的程度 ：一般淨水處理是利用入水與出水的壓力差。
經過一定的處理水量後，淨水器要定時進行反沖洗＊以排除堆積其上的雜質，淨水器濾芯也需定期更換（一般 3 個月更換一次，活性碳濾心一般約半年更換；出水量顯著減少時，也需更換），才能確保濾出水的安全。
- 反沖洗（back washing）為一種清洗濾料之方法，透過攪動使附著於濾層中的雜質污染物剝離，但這通常要請專業人士來執行。
活性碳的使用期限：當濾芯顏色變黃、淨水流量漸小時，就要及時更換，不然濾出的水質反而會比自來水更不安全。
RO 逆滲透淨水器
逆滲透（Reverse osmosis, RO）有如城堡裡的層層衛兵、設下了 2～3 層的關卡，是各類淨水器中對污染物最全面的處理技術。但逆滲透也因此成本最高，維護也較為困難，因此為了保護滲透膜的壽命，在滲透膜前端會有去除水中餘氯的機制，這通常利用活性碳濾芯來完成。
RO 淨水器構造
RO 淨水器一般是如何組成的，想必很多人不太了解，接下來讓我們來了解一下基本的構造吧!
一般 RO 淨水器系統基本是由五種不同的濾芯所组成：
RO 逆滲透的過濾原理
RO 薄膜即半透膜為一種多孔性的材質，水只能從一方流入，而不會回流，且其孔徑大小剛好可以通過水分子，因此比水分子大的分子如重金屬、酚類、螢光劑都無法通過，細菌、大腸菌、病毒亦無法通過。
利用半透膜的材質及水分子滲透的特性，一般水分子會由濃度低（雜質極少）的一端往濃度高（含較多雜質）的一端滲透，但是如果在濃度高的一端加壓就會形成逆滲透，也就是水分子由濃度高的一端往濃度低的一端移動，因此逆滲透的基本配件就是半透膜與加壓馬達。
此外，為避免水中懸浮微粒造成阻塞問題，通常在活性碳濾心前會再加一個 5 微米的濾心，水中較大的顆粒、餘氯及部分有機物可由前置活性碳及顆粒濾心去除。
滲透過分離膜的即為純水，沒有滲透過去的即為高濃度廢水，而 RO 造一桶純水須排放 3～4 桶廢水，但可將水中所有雜質完全去除（90％以上），是目前過濾效率最高的水處理方式。
RO 膜雖然能過濾水中雜質及異味，能有效提高用水品質，但相對的 RO 濾心是屬於耗材之一，面對不同用戶所使用的原水端，會因為水質差異而影響該濾心的使用年限，使其壽命降低。
RO 淨水器的維護管理
但因不同淨水器使用材料不同，消費者使用淨水器的次數、用量也不同，因此濾心使用壽命也就不同。缺乏維護保養的濾心本身就會形成二次污染，甚至造成更大的危害。
然而家用淨水器淨化後之水質經常沒有一個確切的標準來衡量，因此處理後之水質難以保證。
目前雖能做到由淨水器的自動控制系統根據水壓、時間提醒維護，但事實上等到濾芯顏色變黃、水流量變小時，也許已經是事態嚴重的程度了。
重要的是還是要根據水質，因此最好能夠常態的進行水質檢測，才能真正確保我們飲用水的安全。
參考資料
- 黃惠如。2005 年 9 月 1 日。4 招確保我家水能喝。康健雜誌。82 期。
- 王根樹。2011 年 11 月 20 日。淨水器的使用。上課簡報。
- Ghaedi, M., Sadeghian, B., Pebdani, A. A., Sahraei, R., Daneshfar, A., & Duran, C. (2012). Kinetics, thermodynamics and equilibrium evaluation of direct yellow 12 removal by adsorption onto silver nanoparticles loaded activated carbon. Chemical Engineering Journal, 187, 133-141.
- 張傳旺。2011。超音波及酸鹼藥劑應用於 RO 膜清洗系統之研究。In: 第十一屆台灣電力電子研討會。國立清華大學 電機工程學系。
- 楊智其。2011。全球環境變遷與永續發展。課堂簡報。
