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EDI电除盐装置
EDI电除盐装置简介
一、系统简介 EDI(Electrodeionization)是一种将离子交换技术、离子交换膜技术和离子电迁移技术相结合的纯水制造技术。它巧妙的将电渗析和离子交换技术相结合，利用两端电极高压使水中带电离子移动，并配合离子交换树脂及选择性树脂膜以加速离子移动去除，从而达到水纯化的目的。 因而，这里的EDI系统是一种纯水制造系统。在EDI除盐过程中，离子在电场作用下通过离子交换膜被清除。同时，水分子在电场作用下产生氢离子和氢氧根离子，这些离子对离子交换树脂进行连续再生，以使离子交换树脂保持最佳状态。 EDI超纯水设备制造超纯水的历史进程可分为三个阶段：第一阶段，预处理过滤器-->阳床-->阴床-->混合床；第二阶段，预处理过滤器-->反渗透-->混合床；目前阶段：预处理过滤器-->反渗透-->EDI(无需酸碱) 。近几十年以来，混床离子交换技术一直作为超纯水制备的标准工艺。由于其需要周期性再生，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技术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，因而更符合当今世界的环保要求。 二、工作原理 电去离子（EDI）系统主要是在直流电场的作用下，使隔板间的水中电介质离子发生定向移动，利用交换膜对离子的选择透过作用来对水质进行提纯的一种科学的水处理技术。在电渗析器的一对电极之间，通常由阴膜、阳膜和隔板（甲、乙）多组交替排列，构成浓室和淡室（即阳离子可透过阳膜，阴离子可透过阴膜）。淡室水中阳离子向负极迁移透过阳膜，被浓室中的阴膜截留；水中阴离子向正极方向迁移透过阴膜，被浓室中的阳膜截留。这样，通过淡室的水中离子数逐渐减少，成为淡水；而浓室的水中，由于阴阳离子不断涌进，电介质离子浓度不断升高，成为浓水，从而达到淡化、提纯、浓缩或精制的目的。 三、系统特点 EDI 系统在制药、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 设备是应用在反渗透系统之后，取代传统的混床离子交换技术（MB - DI）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 工作原理：EDI 模块将离子交换树脂充夹在阴/阳离子交换膜之间形成 EDI 单元。EDI 模块中将一定数量的 EDI 单元间用格板隔开，形成浓水室和淡水室。又在单元组两端设置阴/阳电极。在直流电的推动下，淡水室水流中的阴阳离子分别穿过阴阳离子交换膜进入到浓水室而在淡水室中去除，通过浓水室的水将离子带出系统，成为浓水。EDI 设备一般以二级反渗透（RO）纯水作为 EDI 给水。RO 纯水电阻率一般是 40 - 2μS/cm（25℃），EDI 纯水电阻率可以高达 18 MΩ·cm（25℃）。但是根据去离子水用途和系统配置设置，EDI 超纯水适用于制备电阻率要求在 1 - 18.2MΩ·cm（25℃）的纯水。 四、系统运行 1. 影响运行因素 (1) EDI 进水电导率的影响 在相同的操作电流下，随着原水电导率的增加，EDI 对弱电解质的去除率减小，出水的电导率也增加。如果原水电导率低，则离子的含量也低，而低浓度离子使得在淡室中树脂和膜的表面上形成的电动势梯度也大，导致水的解离程度增强，极限电流增大，产生的 H⁺和 OH⁻的数量较多，使填充在淡室中的阴、阳离子交换树脂的再生效果良好。 (2) 工作电压—电流的影响 工作电流增大，产水水质不断变好。但如果在增至最高点后再增加电流，由于水电离产生的 H⁺和 OH⁻离子量过多，除用于再生树脂外，大量富余离子充当载流离子导电，同时由于大量载流离子移动过程中发生积累和堵塞，甚至发生反扩散，结果使产水水质下降。 (3) 浊度、污染指数（SDI）的影响 EDI 组件产水通道内填充有离子交换树脂，过高的浊度、污染指数会使通道堵塞，造成系统压差上升，产水量下降。 (4) 硬度的影响 如果 EDI 中进水的残存硬度太高，会导致浓缩水通道的膜表面结垢，浓水流量下降，产水电阻率下降，影响产水水质，严重时会堵塞组件浓水和极水流道，导致组件因内部发热而毁坏。 (5) TOC（总有机碳）的影响 进水中如果有机物含量过高，会造成树脂和选择透过性膜的有机污染，导致系统运行电压上升，产水水质下降。同时也容易在浓缩水通道形成有机胶体，堵塞通道。 (6) 进水中 CO₂的影响 进水中 CO₂生成的 HCO₃⁻是弱电解质，容易穿透离子交换树脂层而造成产水水质下降。 (7) 总阴离子含量（TEA）的影响 高的 TEA 将会降低 EDI 产水电阻率，或需要提高 EDI 运行电流，而过高的运行电流会导致系统电流增大，极水余氯浓度增大，对极膜寿命不利。 另外，进水温度、pH 值、SiO₂以及氧化物亦对 EDI 系统运行有影响。 2. 进水水质控制 (1) 进水电导率的控制 严格控制前处理过程中的电导率，使 EDI 进水电导率小于 40μS/cm，可以保证出水电导率合格以及弱电解质的去除。 (2) 工作电压—电流的控制 系统工作时应选择适当的工作电压—电流。同时由于 EDI 净水设备的电压—电流曲线上存在一个极限电压—电流点的位置，与进水水质、膜及树脂的性能和膜对结构等因素有关。为使一定量的水电离产生足够量 H⁺和 OH⁻离子来再生一定量的离子交换树脂，选定的 EDI 净水设备的电压—电流工作点必须大于极限电压—电流点。 (3) 进水 CO₂的控制 可在 RO 前加碱调节 pH，最大限度地去除 CO₂，也可用脱气塔和脱气膜去除 CO₂。 (4) 进水硬度的控制 可结合除 CO₂，对 RO 进水进行软化、加碱；进水含盐量高时，可结合除盐增加一级 RO 或纳滤。 (5) TOC 的控制 结合其他指标要求，增加一级 RO 来满足要求。 (6) 浊度、污染指数的控制 浊度、污染指数是 RO 系统进水控制的主要指标之一，合格的 RO 出水一般都能满足 EDI 的进水要求。 (7) Fe 的控制 运行中控制 EDI 进水的 Fe 低于 0.01mg/L。如果树脂已经发生了“中毒”，可以用酸溶液作复苏处理，效果比较好。 |
