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EDI超纯水设备优点和工作过程
2012-12-28 12:56浏览数:2013 

EDI设备

  

  近几十年以来,混床离子交换技术(D)一直作为超纯水制备的标准工艺。由于其需要周期性的再生且再生过程中消耗大量的化学药品(酸碱)和工业纯水,并造成一定的环境问题,因此需要开发无酸碱超纯水系统。
  正因为传统的离子交换已经越来越无法满足现代工业和环保的需求,于是将膜、树脂和电化学原理相结合的EDI技术成为水处理技术的一场革命。其离子交换树脂的的再生使用的是电能,而不再需要酸碱,因而更满足于当今世界的环保要求。
  自从1986年EDI膜堆技术工业化以来,全世界已安装了数千套EDI系统,尤其在制药、半导体、电力和表面清洗等工业中得到了大力的发展,同时在废水处理、饮料及微生物等领域也得到广泛使用。


EDI超纯水设备优点
  连续电除盐(EDI,Electro-deionization或CDI,Continuous Electrode ionization),是利用混合离子交换树脂吸附给水中的阴阳离子,同时这些被吸附的离子又在直流电压的作用下,分别透过阴阳离子交换膜而被去除的过程。此过程离子交换树脂不需要用酸和碱再生。这一新技术可以代替传统的离子交换( DI )装置,生产出电阻率高达18 MΩ•cm的超纯水。EDI超纯水设备应用在反渗透系统之后,取代传统的混床离子交换技术生产稳定的超纯水。EDI技术与混合离子交换技术相比有如下优点:
①水质稳定
②容易实现全自动控制
③不会因再生而停机
④不需化学再生
⑤运行费用低
⑥厂房面积小
⑦无污水排放


EDI工作过程
  一般自然水源中存在钠、钙、镁、氯化物、盐、碳酸氢盐等溶解物。这些化合物由带负电荷的阴离子和带正电荷的阳离子组成。通过反渗透(RO)的处理,95%-99%以上的离子可以被去除。RO纯水(EDI给水)电阻率的一般范围是0.05-1.0MΩ•cm,即电导率的范围为20-1μS/cm。根据应用的情况,去离子水电阻率的范围一般为5-18 MΩ•cm。另外,原水中也可能包括其它微量元素、溶解的气体(例如CO2)和一些弱电解质(例如硼,二氧化硅),这些杂质在工业除盐水中必须被除掉。但是反渗透过程对于这些杂质的清除效果较差。因此,EDI的作用就是通过除去电解质(包括弱电介质)的过程,将水的电阻率从0.05-1.0MΩ•cm提高到5-18 MΩ•cm。
  离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近,可以选择性地透过离子,其中阴离子交换膜只允许阴离子透过,不允许阳离子透过;而阳离子交换膜只允许阳离子透过,不允许阴离子透过。在一对阴阳离子交换膜之间充填混合离子交换树脂就形成了一个EDI单元。阴阳离子交换膜之间由混合离子交换树脂占据的空间被称为淡水室。将一定数量的EDI单元罗列在一起,使阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列,在离子交换膜之间添加特殊的离子交换树脂,其形成的空间被称为浓水室。在给定的直流电压的推动下,在淡水室中,离子交换树脂中的阴阳离子分别向正、负极迁移,并透过阴阳离子交换膜进入浓水室,同时给水中的离子被离子交换树脂吸附而占据由于离子电迁移而留下的空位。事实上离子的迁移和吸附是同时并连续发生的。通过这样的过程,给水中的离子穿过离子交换膜进入到浓水室被去除而成为除盐水。
  带负电荷的阴离子(例如OH-、Cl-)被正极(+)吸引而通过阴离子交换膜,进入到邻近的浓水室。此后这些离子在继续向正极迁移中遇到邻近的阳离子交换膜,而阳离子交换膜不允许阴离子通过,这些离子即被阻隔在浓水中。淡水流中的阳离子(例如Na+ 、H+)以类似的方式被阻隔在浓水室。在浓水室,透过阴阳膜的离子维持电中性。
  EDI组件电流量和离子迁移量成正比。电流量由两部分组成,一部分源于被除去离子的迁移,另一部分源于水本身电离产生的H+和OH-离子的迁移。
  在EDI组件中存在较高的电压梯度,在其作用下,水会电解产生大量的H+和OH-。这些就地产生的H+和OH-对离子交换树脂有连续再生的作用。
  EDI组件中的离子交换树脂可以分为两部分,一部分称作工作树脂,另一部分称作抛光树脂,二者的界限称为工作前沿。工作树脂承担着除去大部分离子的任务,而抛光树脂则承担着去除弱电解质等较难清除离子的任务。
  EDI给水的预处理是EDI实现其最优性能和减少设备故障的首要条件。给水里的污染物会对除盐组件有负面影响,增加维护量并降低膜组件的寿命。


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