KDF is een koper-zinklegering. Het is noch een chemisch behandelingsmiddel, noch een poreus materiaal zoals actieve kool, maar eerder een korrelige metaallegering.
Het wordt geproduceerd door smelten en granuleren: koper en zink worden eerst samengesmolten tot een legering, die vervolgens tot korrels wordt verwerkt. De gouden korrels die we in filterpatronen zien, zijn KDF.
In water genereert KDF een galvanische reactie om achtergebleven chloor en zware metalen te verwijderen. Er moeten echter twee punten duidelijk worden gemaakt: de effectiviteit ervan hangt van verschillende factoren af, en het is relatief duur. Deze twee overwegingen zorgen ervoor dat dit niet voor elke toepassing de eerste keuze is.
Wat betreft kwaliteiten en samenstelling wordt KDF ingedeeld in verschillende kwaliteiten op basis van de koper-zinkverhouding. KDF85 bestaat bijvoorbeeld uit 85% koper en 15% zink. Verschillende verhoudingen geven het materiaal verschillende eigenschappen en maken het geschikt voor verschillende toepassingen.
2. Hoe wordt KDF gemaakt?
Het basisproductieproces is eenvoudig en bestaat uit twee hoofdstappen:
Stap 1: Smelten
Zuiver koper en zuiver zink worden samengesmolten tot een koper-zinklegering.
Stap 2: Granulatie
De gesmolten legering wordt vervolgens verwerkt met behulp van een granulatiemethode om de koper-zinklegeringskorrels te produceren die we in het eindproduct zien.
Met andere woorden: de kwaliteit van KDF hangt vanaf het begin af van twee dingen: of er puur koper en zink worden gebruikt, en of hun verhoudingen nauwkeurig worden gecontroleerd. De verhouding bepaalt de kwaliteit en uiteindelijk wat het materiaal kan doen.
3. Hoe KDF werkt: een ‘galvanische cel’ in water
Dit is het belangrijkste aspect van KDF, en ook het aspect dat vaak mysterieuzer wordt gemaakt dan het in werkelijkheid is. In feite werkt het volgens hetzelfde principe als de galvanische cellen die in de natuurkunde op de middelbare school worden onderwezen.
Het proces kan worden opgesplitst in de volgende stappen:
Er vormen zich twee elektroden. Koper en zink kunnen in water een galvanische reactie veroorzaken. Tijdens dit proces vormen zich, net als bij een batterij, twee elektroden: een koperen elektrode en een zinkelektrode, die dienen als kathode en anode.
Zink verliest elektronen aan de anode. Het zink lost geleidelijk op: metallisch zink, met een oxidatietoestand van nul, wordt zinkionen met een lading van +2 (Zn → Zn²⁺ + 2e⁻), waarbij elektronen vrijkomen.
Elektronen stromen naar de koperelektrode. De vrijgekomen elektronen bewegen zich naar de koperelektrode en produceren een elektrische stroom.
Er worden continu vrije elektronen gegenereerd. Zolang de reactie voortduurt, worden er continu vrije elektronen geproduceerd.
Vrije elektronen verwijderen sterk oxiderende stoffen. Deze vrije elektronen kunnen sterk oxiderende stoffen in water verwijderen, zoals restchloor. Het resterende chloor wordt gereduceerd en daarmee uit het water verwijderd.
Zware metalen worden gereduceerd en afgezet op de koperelektrode. Bepaalde zware metaalionen in het water winnen elektronen aan de koperelektrode, worden gereduceerd en vormen afzettingen, waardoor ze uit het water worden verwijderd. Dit proces is vooral uitgesproken wanneer het water een bepaald niveau van elektrische geleidbaarheid heeft.
Eén belangrijke voorwaarde moet worden benadrukt: zowel de hoeveelheid zware metalen die KDF verwijdert als de verwijderingsefficiëntie ervan zijn direct gerelateerd aan de initiële concentratie en de waterstroomsnelheid. Met andere woorden: om KDF effectief te laten werken, moet de initiële concentratie lager zijn en de stroomsnelheid langzamer. Hoe grondiger het water in contact komt met de filtermedia, hoe vollediger de reactie kan verlopen.
4. Factoren die de prestaties van KDF beïnvloeden
Factoreffect
Geleidbaarheid van water De galvanische reactie vereist een bepaald niveau van elektrische geleiding. Als de geleidbaarheid onvoldoende is, kan de reactie niet effectief verlopen.
Beginconcentratie Hoe lager de beginconcentratie, hoe gemakkelijker verwijdering kan plaatsvinden.
Waterstroomsnelheid Een lagere stroomsnelheid maakt een langere contacttijd en een grondigere verwijdering mogelijk. Als de stroom te snel is, is er niet genoeg tijd voor de reactie.
Hoeveelheid filtermedia Een grotere hoeveelheid filtermedia vergroot de behandelingscapaciteit en het vermogen om de prestaties op peil te houden.
Zoals de tabel laat zien, is KDF geen filtermedium dat “automatisch werkt zodra het is geïnstalleerd.” De prestaties zijn sterk afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden. Dit is ook de reden waarom de effectiviteit ervan aanzienlijk varieert tussen de daadwerkelijke producten.
5. De kosteneffectiviteit van KDF: het perspectief van een fabrikant
Vanuit ons perspectief als fabrikant is onze beoordeling van KDF redelijk afgemeten.
Aan de ene kant zijn de kosten ervan echt hoog.
Het gebruikt puur koper en puur zink als grondstoffen en vereist verschillende verwerkingsstappen, waaronder smelten en granuleren. Noch de materialen, noch de productieprocessen zijn goedkoop, wat direct bijdraagt aan de relatief hoge prijs.
Aan de andere kant zijn de prestaties in de echte wereld onzeker.
Zoals eerder besproken hangt het vermogen van KDF om chloor en zware metalen te verwijderen af van factoren zoals de geleidbaarheid van het water, de initiële concentratie, de stroomsnelheid en de hoeveelheid gebruikte media. Onder minder ideale omstandigheden kan het zijn dat de verwachte prestaties niet worden geleverd, ook al zijn de kosten al gemaakt.
Over het geheel genomen beschouwen we KDF daarom niet als bijzonder kosteneffectief vanuit het perspectief van een fabrikant.
Eerlijk gezegd heeft KDF ook voordelen die moeilijk te vervangen zijn: het kan zowel chloor als zware metalen verwijderen en is relatief bestand tegen hoge temperaturen. Het heeft daarom nog steeds waarde in bepaalde specifieke toepassingen. Bij het selecteren van materialen en het bepalen van hun verhoudingen in een product moeten we er echter duidelijk over zijn of het geld dat aan KDF wordt uitgegeven daadwerkelijk een overeenkomstig prestatieniveau zal opleveren.
6. Samenvatting
KDF is een koper-zinklegering, geproduceerd door smelten en granuleren, en gebruikt als korrelig filtermedium van metaallegeringen.
Het is ingedeeld in verschillende kwaliteiten op basis van de koper-zinkverhouding. Bijvoorbeeld KDF85 = 85% koper + 15% zink.
In water werkt KDF via een galvanische reactie: zink fungeert als de anode, verliest elektronen en wordt zinkionen met een lading van +2. De elektronen stromen naar de koperelektrode en produceren een stroom. De resulterende vrije elektronen verwijderen sterk oxiderende stoffen zoals achtergebleven chloor, terwijl zware metaalionen worden gereduceerd en op de koperelektrode worden afgezet.
De effectiviteit ervan hangt af van verschillende factoren, waaronder de geleidbaarheid van water, de initiële concentratie, de stroomsnelheid en de hoeveelheid gebruikte media. Een lagere initiële concentratie en een lagere stroomsnelheid zorgen ervoor dat het effectiever werkt.
Omdat grondstoffen en verwerking duur zijn, terwijl de prestaties worden beperkt door bedrijfsomstandigheden, is KDF vanuit het perspectief van een fabrikant niet bijzonder kosteneffectief.
