KDF é uma liga de cobre-zinco. Não é um agente de tratamento químico nem um material poroso como o carvão ativado, mas sim uma liga metálica granular.
É produzido por fusão e granulação: o cobre e o zinco são primeiro fundidos para formar uma liga, que depois é transformada em grânulos. Os grânulos dourados que vemos dentro dos cartuchos de filtro são KDF.
Na água, o KDF gera uma reação galvânica para remover cloro residual e metais pesados. Contudo, dois pontos precisam ficar claros: sua eficácia depende de vários fatores e é relativamente caro. Estas duas considerações significam que não é a primeira escolha para todas as aplicações.
Com relação aos graus e composição, o KDF é classificado em diferentes graus de acordo com sua proporção cobre-zinco. Por exemplo, KDF85 consiste em 85% de cobre e 15% de zinco. Diferentes proporções conferem ao material características diferentes e o tornam adequado para diferentes aplicações.
2. Como é feito o KDF?
O processo básico de fabricação é simples e consiste em duas etapas principais:
Passo 1: Derretimento
O cobre puro e o zinco puro são fundidos para formar uma liga de cobre-zinco.
Etapa 2: granulação
A liga fundida é então processada usando um método de granulação para produzir os grânulos de liga de cobre-zinco que vemos no material acabado.
Em outras palavras, a qualidade do KDF depende desde o início de duas coisas: se são usados cobre e zinco puros e se suas proporções são controladas com precisão. A proporção determina a qualidade – e, em última análise, o que o material pode fazer.
3. Como funciona o KDF: uma “célula galvânica” na água
Este é o aspecto mais importante do KDF, e também aquele que costuma parecer mais misterioso do que realmente é. Na verdade, funciona segundo o mesmo princípio das células galvânicas ensinadas na física do ensino secundário.
O processo pode ser dividido nas seguintes etapas:
Dois eletrodos se formam. O cobre e o zinco podem gerar uma reação galvânica na água. Durante esse processo, formam-se dois eletrodos, assim como em uma bateria: um eletrodo de cobre e um eletrodo de zinco, servindo como cátodo e ânodo.
O zinco perde elétrons no ânodo. O zinco se dissolve gradativamente: o zinco metálico, com estado de oxidação zero, transforma-se em íons de zinco com carga +2 (Zn → Zn²⁺ + 2e⁻), liberando elétrons no processo.
Os elétrons fluem em direção ao eletrodo de cobre. Os elétrons liberados movem-se para o eletrodo de cobre, produzindo uma corrente elétrica.
Elétrons livres são gerados continuamente. Enquanto a reação continuar, elétrons livres serão produzidos continuamente.
Os elétrons livres removem substâncias fortemente oxidantes. Esses elétrons livres podem remover substâncias fortemente oxidantes da água, como o cloro residual. O cloro residual é reduzido e assim removido da água.
Os metais pesados são reduzidos e depositados no eletrodo de cobre. Certos íons de metais pesados na água ganham elétrons no eletrodo de cobre, são reduzidos e formam depósitos, sendo assim removidos da água. Este processo é particularmente pronunciado quando a água tem um certo nível de condutividade elétrica.
Uma condição chave deve ser enfatizada: tanto a quantidade de metais pesados que o KDF remove quanto a sua eficiência de remoção estão diretamente relacionadas à concentração inicial e à taxa de fluxo de água. Em outras palavras, para que o KDF funcione de forma eficaz, a concentração inicial precisa ser menor e a vazão mais lenta. Quanto mais profundamente a água entrar em contato com o meio filtrante, mais completamente a reação poderá ocorrer.
4. Fatores que afetam o desempenho do KDF
Efeito Fatorial
Condutividade da água A reação galvânica requer um certo nível de condutividade elétrica. Se a condutividade for insuficiente, a reação não poderá prosseguir de forma eficaz.
Concentração inicial Quanto menor a concentração inicial, mais facilmente a remoção pode ocorrer.
Taxa de fluxo de água Uma taxa de fluxo mais lenta permite um tempo de contato mais longo e uma remoção mais completa. Se o fluxo for muito rápido, não haverá tempo suficiente para a reação.
Quantidade de meios filtrantes Uma quantidade maior de meios filtrantes aumenta a capacidade de tratamento e a capacidade de manter o desempenho.
Como mostra a tabela, o KDF não é um meio filtrante que “funciona automaticamente depois de instalado”. Seu desempenho depende muito das condições operacionais. É também por isso que a sua eficácia varia consideravelmente entre os produtos reais.
5. Custo-benefício da KDF: a perspectiva de um fabricante
Do nosso ponto de vista como fabricante, nossa avaliação do KDF é bastante comedida.
Por um lado, o seu custo é genuinamente elevado.
Utiliza cobre puro e zinco puro como matéria-prima e requer várias etapas de processamento, incluindo fusão e granulação. Nem os materiais nem os processos de fabricação são baratos, o que contribui diretamente para o seu preço relativamente elevado.
Por outro lado, o seu desempenho no mundo real é incerto.
Conforme discutido anteriormente, a capacidade do KDF de remover cloro e metais pesados depende de fatores como condutividade da água, concentração inicial, vazão e quantidade de meio utilizado. Sob condições abaixo das ideais, pode não conseguir proporcionar o desempenho esperado, mesmo que o custo já tenha sido incorrido.
No geral, portanto, não consideramos o KDF particularmente rentável do ponto de vista do fabricante.
Para ser justo, o KDF também tem vantagens que são difíceis de substituir: pode resolver tanto a remoção de cloro como de metais pesados, e é relativamente resistente a altas temperaturas. Portanto, ainda tem valor em certas aplicações específicas. No entanto, ao selecionar materiais e determinar as suas proporções num produto, precisamos de ter clareza sobre se o dinheiro gasto no KDF irá realmente proporcionar um nível correspondente de desempenho.
6. Resumo
KDF é uma liga de cobre-zinco, produzida por fusão e granulação, e usada como meio filtrante granular de liga metálica.
É classificado em diferentes graus de acordo com sua proporção cobre-zinco. Por exemplo, KDF85 = 85% cobre + 15% zinco.
Na água, o KDF funciona por meio de uma reação galvânica: o zinco atua como ânodo, perdendo elétrons e transformando-se em íons de zinco com carga +2. Os elétrons fluem para o eletrodo de cobre, produzindo uma corrente. Os elétrons livres resultantes removem substâncias fortemente oxidantes, como o cloro residual, enquanto os íons de metais pesados são reduzidos e depositados no eletrodo de cobre.
Sua eficácia depende de vários fatores, incluindo a condutividade da água, a concentração inicial, a vazão e a quantidade de meio utilizado. Uma concentração inicial mais baixa e uma vazão mais lenta permitem que ele funcione de forma mais eficaz.
Como as matérias-primas e o processamento são caros, enquanto o desempenho é limitado pelas condições operacionais, o KDF não é particularmente econômico do ponto de vista do fabricante.
