KDF est un alliage cuivre-zinc. Il ne s'agit ni d'un agent de traitement chimique, ni d'un matériau poreux comme le charbon actif, mais plutôt d'un alliage métallique granulaire.
Il est produit par fusion et granulation : le cuivre et le zinc sont d'abord fondus ensemble pour former un alliage, qui est ensuite transformé en granulés. Les granules dorés que nous voyons à l’intérieur des cartouches filtrantes sont du KDF.
Dans l'eau, le KDF génère une réaction galvanique pour éliminer le chlore résiduel et les métaux lourds. Il convient cependant de préciser deux points : son efficacité dépend de plusieurs facteurs et son coût est relativement élevé. Ces deux considérations signifient que ce n’est pas le premier choix pour chaque application.
Concernant les qualités et la composition, le KDF est classé en différentes qualités en fonction de son rapport cuivre/zinc. Par exemple, le KDF85 est composé de 85 % de cuivre et de 15 % de zinc. Différents ratios confèrent au matériau des caractéristiques différentes et le rendent adapté à différentes applications.
2. Comment est fabriqué KDF ?
Le processus de fabrication de base est simple et comprend deux étapes principales :
Étape 1 : Fusion
Le cuivre pur et le zinc pur sont fondus ensemble pour former un alliage cuivre-zinc.
Étape 2 : Granulation
L'alliage fondu est ensuite traité à l'aide d'une méthode de granulation pour produire les granules d'alliage cuivre-zinc que nous voyons dans le matériau fini.
En d’autres termes, la qualité du KDF dépend dès le départ de deux choses : si du cuivre et du zinc purs sont utilisés et si leurs proportions sont soigneusement contrôlées. Le rapport détermine la qualité et, en fin de compte, ce que le matériau peut faire.
3. Comment fonctionne KDF : une « cellule galvanique » dans l'eau
C'est l'aspect le plus important de KDF, et aussi celui qui est le plus souvent rendu plus mystérieux qu'il ne l'est en réalité. En fait, elle fonctionne sur le même principe que les cellules galvaniques enseignées en physique au secondaire.
Le processus peut être décomposé selon les étapes suivantes :
Deux électrodes se forment. Le cuivre et le zinc peuvent générer une réaction galvanique dans l'eau. Au cours de ce processus, deux électrodes se forment, comme dans une batterie : une électrode de cuivre et une électrode de zinc, servant de cathode et d'anode.
Le zinc perd des électrons à l'anode. Le zinc se dissout progressivement : le zinc métallique, avec un état d'oxydation nul, devient des ions zinc de charge +2 (Zn → Zn²⁺ + 2e⁻), libérant ainsi des électrons.
Les électrons circulent vers l'électrode de cuivre. Les électrons libérés se déplacent vers l'électrode de cuivre, produisant un courant électrique.
Des électrons libres sont générés en continu. Tant que la réaction se poursuit, des électrons libres sont continuellement produits.
Les électrons libres éliminent les substances fortement oxydantes. Ces électrons libres peuvent éliminer les substances fortement oxydantes présentes dans l’eau, comme le chlore résiduel. Le chlore résiduel est réduit et ainsi éliminé de l'eau.
Les métaux lourds sont réduits et déposés sur l'électrode de cuivre. Certains ions de métaux lourds présents dans l'eau gagnent des électrons au niveau de l'électrode de cuivre, sont réduits et forment des dépôts, étant ainsi éliminés de l'eau. Ce processus est particulièrement prononcé lorsque l’eau présente un certain niveau de conductivité électrique.
Une condition clé doit être soulignée : la quantité de métaux lourds éliminés par KDF et son efficacité d'élimination sont directement liées à la concentration initiale et au débit d'eau. En d’autres termes, pour que KDF fonctionne efficacement, la concentration initiale doit être plus faible et le débit plus lent. Plus l'eau entre en contact avec le média filtrant, plus la réaction peut se dérouler complètement.
4. Facteurs affectant la performance de KDF
Effet du facteur
Conductivité de l'eau La réaction galvanique nécessite un certain niveau de conductivité électrique. Si la conductivité est insuffisante, la réaction ne peut pas se dérouler efficacement.
Concentration initiale Plus la concentration initiale est faible, plus l'élimination peut avoir lieu facilement.
Débit d'eau Un débit plus lent permet un temps de contact plus long et un retrait plus approfondi. Si le flux est trop rapide, il n’y a pas assez de temps pour la réaction.
Quantité de média filtrant Une plus grande quantité de média filtrant augmente la capacité de traitement et la capacité à maintenir les performances.
Comme le montre le tableau, KDF n’est pas un média filtrant qui « fonctionne automatiquement une fois installé ». Ses performances dépendent fortement des conditions d’exploitation. C’est aussi pourquoi son efficacité varie considérablement d’un produit à l’autre.
5. Rentabilité de KDF : le point de vue d’un fabricant
De notre point de vue en tant que fabricant, notre évaluation de KDF est assez mesurée.
D’une part, son coût est véritablement élevé.
Il utilise du cuivre pur et du zinc pur comme matières premières et nécessite plusieurs étapes de traitement, notamment la fusion et la granulation. Ni les matériaux ni les procédés de fabrication ne sont bon marché, ce qui contribue directement à son prix relativement élevé.
En revanche, ses performances réelles sont incertaines.
Comme indiqué précédemment, la capacité du KDF à éliminer le chlore et les métaux lourds dépend de facteurs tels que la conductivité de l’eau, la concentration initiale, le débit et la quantité de fluide utilisé. Dans des conditions loin d’être idéales, il peut ne pas fournir les performances attendues, même si le coût a déjà été engagé.
Dans l’ensemble, nous ne considérons donc pas KDF comme particulièrement rentable du point de vue du fabricant.
Pour être honnête, le KDF présente également des avantages difficiles à remplacer : il peut éliminer à la fois le chlore et les métaux lourds, et il est relativement résistant aux températures élevées. Il a donc encore de la valeur dans certaines applications spécifiques. Cependant, lors de la sélection des matériaux et de la détermination de leurs proportions dans un produit, nous devons être clairs quant à savoir si l'argent dépensé pour KDF fournira réellement un niveau de performance correspondant.
6. Résumé
Le KDF est un alliage cuivre-zinc, produit par fusion et granulation, et utilisé comme média filtrant granulaire en alliage métallique.
Il est classé en différentes qualités en fonction de son rapport cuivre/zinc. Par exemple, KDF85 = 85 % de cuivre + 15 % de zinc.
Dans l'eau, le KDF agit par réaction galvanique : le zinc agit comme une anode, perdant des électrons et devenant des ions zinc avec une charge de +2. Les électrons circulent vers l’électrode de cuivre, produisant un courant. Les électrons libres qui en résultent éliminent les substances fortement oxydantes telles que le chlore résiduel, tandis que les ions de métaux lourds sont réduits et déposés sur l'électrode de cuivre.
Son efficacité dépend de plusieurs facteurs, notamment la conductivité de l'eau, la concentration initiale, le débit et la quantité de média utilisé. Une concentration initiale plus faible et un débit plus lent lui permettent de fonctionner plus efficacement.
Étant donné que les matières premières et la transformation sont coûteuses et que les performances sont limitées par les conditions d’exploitation, KDF n’est pas particulièrement rentable du point de vue du fabricant.
