EDI電去離子裝置工作原理

電去離子（EDI）系統(tǒng)主要是在直流電場的作用下,通過隔板的水中電介質(zhì)離子發(fā)生定向移動,利用交換膜對離子的選擇透過作用來對水質(zhì)進行提純的一種科學的水處理技術(shù)。電滲析器的一對電極之間,通常由陰膜,陽膜和隔板(甲、乙)多組交替排列,構(gòu)成濃室和淡室(即陽離子可透過陽膜,陰離子可透過陰膜).淡室水中陽離子向負極遷移透過陽膜,被濃室中的陰膜截留；水中陰離子向正極方向遷移陰膜,被濃室中的陽膜截留,這樣通過淡室的水中離子數(shù)逐漸減少,成為淡水,而濃室的水中,由于濃室的陰陽離子不斷涌進,電介質(zhì)離子濃度不斷升高,而成為濃水,從而達到淡化,提純,濃縮或精制的目的。

1、無需酸堿再生：在混床中樹脂需要用化學藥品酸堿再生，且需要安全儲存酸堿的車間, 再生時有大量有害廢水和廢棄物需處理，增加了環(huán)保和安全方面的工作困難。而EDI則消除了這些有害物質(zhì)的處理和繁重的工作。保護了環(huán)境。

2、連續(xù)、簡單的操作：在混床中由于每次再生和水質(zhì)量的變化，使操作過程變得復雜，而EDI的產(chǎn)水過程是穩(wěn)定的連續(xù)的，產(chǎn)水水質(zhì)是恒定的，沒有復雜的操作程序，操作大大簡便化。

3、降低了安裝的要求：EDI系統(tǒng)與相當處理水量的混床相比，有較不的體積，它采用積木式結(jié)構(gòu)，可依據(jù)場地的高度和窨靈活地構(gòu)造。模塊化的設計，使EDI在生產(chǎn)工作時能方便維護。

1、電廠化學水處理；2、電子、半導體、精密機械行業(yè)超純水；3、食品、飲料、飲用水的制備；4、小型純水站，團體飲用純水；5、精細化工、精尖學科用水；6、其他行業(yè)所需的高純水制備；7、制藥工業(yè)工藝用水；8、海水、苦咸水的淡化。

我國稱電去離子凈水技術(shù)為填充床電滲析.核工業(yè)部原子能研究所、國家海洋局杭州水處理中心和742廠等一些單位,從70年代起,曾作過填充床電滲析試驗裝置及相關技術(shù)的研究,也取得一些科研成果.但遺憾的是由于種種原因,使我國填充床電滲析技術(shù)停步不前,停滯了10多年,以致商品化的填充床電滲析器至今尚未面世.

EDI,除能連續(xù)出水外,一不需化學藥劑(酸、堿、鹽)再生,從而不污染環(huán)境;二可無人值守,從而為實現(xiàn)自動化創(chuàng)造條件;三適應性廣,從而可用于各行各業(yè)用水處理;四運行成本低,經(jīng)濟性好,易于普及推廣.國外一些專家的論證與分析[3]表明,在當今的水處理脫鹽系統(tǒng)中,采用反滲透(RO)與EDI組合工藝,可確保獲得最佳的水處理工藝性能,其經(jīng)濟性也不錯,為這種組合工藝的推廣,提供了良好的發(fā)展前景.

實用分析方法的要點描述如下:

1)將電去離子過程解體為電滲析過程和離子交換過程,它們彼此獨立,各受其所固有的規(guī)律所支配.它們兩者雖然都起從水中除去離子的作用,但是在電去離子過程中電滲析起真正清除掉離子的作用,而離子交換僅僅起去離子的中間過渡作用.

2)離子交換樹脂截留住離子,抑制了電滲析,使離子交換進行;樹脂解吸出離子,抑制了離子交換,使電滲析進行.以上兩點,可形象地示意為:

電去離子樹脂 截留離子樹脂解吸離子電滲析↓ 離子交換↑電滲析↑ 離子交換↓

3)電滲過程中離子遷移速度由該離子在水溶液和膜中的遷移率而定.各種離子遷移率的大小決定離子從淡水室遷移至濃水室的離子濃度分布層譜.在直流電場作用下離子電滲析遷移的方向與離子受水流流動挾帶運動的方向相垂直.因此,在淡水室中陰離子和陽離子的濃度分布層譜分別偏向兩側(cè).

4)在電滲析出現(xiàn)濃差極化時會發(fā)生水的電離,它促使樹脂解吸.發(fā)生濃差極化的位置在水溶液和樹脂顆粒或膜之間的界面上,有隨機性.在樹脂顆粒表面界面層中發(fā)生水電離所生成的H 和OH-離子,能及時將鄰近失效樹脂再生;在膜表面界面層中發(fā)生水電離所產(chǎn)生的一種離子(H 或OH-)只是穿過膜,入濃水室,起電載體作用,不參與再生,另一種離子(OH-或H )作橫向遷移,參與再生.原有的離子電滲析濃度分布層譜會被這種隨機產(chǎn)生的水電離造成的樹脂解吸所破壞,并且會出現(xiàn)離子多次被樹脂解吸又吸附的現(xiàn)象.

5)離子交換反應速度極快,遠大于離子電滲析遷移速度,因此離子交換過程受擴散因素控制.同時,離子隨水流挾帶流動,水流不斷沖刷樹脂顆粒,使水中大部分離子在電滲析遷移出淡水室以前都被樹脂吸附截留住,以后再逐步解吸并電滲析遷移出淡水室而除去.可見,在電去離子過程中,樹脂是轉(zhuǎn)運離子的中間體.

6)電去離子過程中的離子交換應遵守通常的柱內(nèi)離子交換層譜的分布規(guī)律[8]:在離子交換過程中,對某一種被吸附的離子,離子交換層可分為失效層、工作層和保護層;各離子層譜和先后置換的選擇性順序都根據(jù)它們與樹脂的親和力的大小而定.

一般認為EDI的原理在橫向上可以分為離子交換、直流電場下離子的選擇性遷移和樹脂的電再生方面。在高純水中,離子交換樹脂的導電性能比與之相接觸的水要高2～3個數(shù)量級,所以幾乎全部的從溶液到脂面的離子遷移都是通過樹脂來完成的。水中的離子,首先因交換作用吸附于樹脂顆粒上,再在電場作用下,經(jīng)由樹脂顆粒構(gòu)成的離子傳播通道遷移到膜表面并透過離子選擇性膜進人濃水室。同時,在樹脂、膜與水相接觸的界面處,界面擴散中的極化使水解離為氫離子和氫氧根離子。它們除部分參與負載電流外,大多數(shù)又起到對樹脂的再生作用,從而使離子交換、離子遷移、電再生3個過程相伴發(fā)生、相互促進,達到連續(xù)去離子的目的。

EDI在我國也稱之為填充床電滲析。電滲析器的淡水室裝了陰、陽混合離子交換劑(顆粒、纖維或編織物),將電滲析和離子交換兩個過程在同一容器中進行,使兩個過程內(nèi)在地聯(lián)系在一起。

對反滲透出水進行深度脫鹽。最終產(chǎn)水的電阻率能>15MQ·cm。目前市場上比較常用的電去離子深度除鹽裝置模塊有兩種類型，分別為EDI模塊和CEDI模塊。該半導體制造廠采用CEDI模塊，同時將CEDI模塊分成獨立的兩個部分，在清洗CEDI模塊或更換CEDI模塊時可以分組進行，不會造成大面積的停水，確保了關鍵部位的連續(xù)用水。

具體工藝流程如下:

一級RO→反滲透后的預脫鹽水箱→升壓泵→脫碳器→EDI升壓泵→EDI模塊→出水

由于反滲透后的預脫鹽水中含有游離的CO2,為了減小EDI模塊的負擔,在EDI模塊前安裝了CO2脫碳器。

EDI系統(tǒng)啟動階段的數(shù)據(jù)統(tǒng)計

從啟動階段的數(shù)據(jù)中可以看到,在電壓保持不變的情況下,系統(tǒng)的電流和出水的電阻都變大。2100433B