EDI電去離子裝置凈水技術(shù)

我國(guó)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(guó)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(guò)填充床電滲析試驗(yàn)裝置及相關(guān)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(guó)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(xué)藥劑(酸、堿、鹽)再生,從而不污染環(huán)境;二可無(wú)人值守,從而為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化創(chuàng)造條件;三適應(yīng)性廣,從而可用于各行各業(yè)用水處理;四運(yùn)行成本低,經(jīng)濟(jì)性好,易于普及推廣.國(guó)外一些專家的論證與分析[3]表明,在當(dāng)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(jì)性也不錯(cuò),為這種組合工藝的推廣,提供了良好的發(fā)展前景.

實(shí)用分析方法的要點(diǎn)描述如下:

1)將電去離子過(guò)程解體為電滲析過(guò)程和離子交換過(guò)程,它們彼此獨(dú)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(guò)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(guò)渡作用.

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

電去離子樹(shù)脂 截留離子樹(shù)脂解吸離子電滲析↓ 離子交換↑電滲析↑ 離子交換↓

3)電滲過(guò)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(chǎng)作用下離子電滲析遷移的方向與離子受水流流動(dòng)挾帶運(yùn)動(dòng)的方向相垂直.因此,在淡水室中陰離子和陽(yáng)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(shí)會(huì)發(fā)生水的電離,它促使樹(shù)脂解吸.發(fā)生濃差極化的位置在水溶液和樹(shù)脂顆?；蚰ぶg的界面上,有隨機(jī)性.在樹(shù)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(shí)將鄰近失效樹(shù)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(guò)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(huì)被這種隨機(jī)產(chǎn)生的水電離造成的樹(shù)脂解吸所破壞,并且會(huì)出現(xiàn)離子多次被樹(shù)脂解吸又吸附的現(xiàn)象.

5)離子交換反應(yīng)速度極快,遠(yuǎn)大于離子電滲析遷移速度,因此離子交換過(guò)程受擴(kuò)散因素控制.同時(shí),離子隨水流挾帶流動(dòng),水流不斷沖刷樹(shù)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(shù)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(jiàn),在電去離子過(guò)程中,樹(shù)脂是轉(zhuǎn)運(yùn)離子的中間體.

6)電去離子過(guò)程中的離子交換應(yīng)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(guò)程中,對(duì)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(hù)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(shù)脂的親和力的大小而定.

1、電廠化學(xué)水處理；2、電子、半導(dǎo)體、精密機(jī)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(tuán)體飲用純水；5、精細(xì)化工、精尖學(xué)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。

1、無(wú)需酸堿再生：在混床中樹(shù)脂需要用化學(xué)藥品酸堿再生，且需要安全儲(chǔ)存酸堿的車(chē)間, 再生時(shí)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(hù)了環(huán)境。

2、連續(xù)、簡(jiǎn)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(guò)程變得復(fù)雜，而EDI的產(chǎn)水過(guò)程是穩(wěn)定的連續(xù)的，產(chǎn)水水質(zhì)是恒定的，沒(méi)有復(fù)雜的操作程序，操作大大簡(jiǎn)便化。

3、降低了安裝的要求：EDI系統(tǒng)與相當(dāng)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(chǎng)地的高度和窨靈活地構(gòu)造。模塊化的設(shè)計(jì)，使EDI在生產(chǎn)工作時(shí)能方便維護(hù)。

電去離子（EDI）系統(tǒng)主要是在直流電場(chǎng)的作用下,通過(guò)隔板的水中電介質(zhì)離子發(fā)生定向移動(dòng),利用交換膜對(duì)離子的選擇透過(guò)作用來(lái)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行提純的一種科學(xué)的水處理技術(shù)。電滲析器的一對(duì)電極之間,通常由陰膜,陽(yáng)膜和隔板(甲、乙)多組交替排列,構(gòu)成濃室和淡室(即陽(yáng)離子可透過(guò)陽(yáng)膜,陰離子可透過(guò)陰膜).淡室水中陽(yáng)離子向負(fù)極遷移透過(guò)陽(yáng)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(yáng)膜截留,這樣通過(guò)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(yáng)離子不斷涌進(jìn),電介質(zhì)離子濃度不斷升高,而成為濃水,從而達(dá)到淡化,提純,濃縮或精制的目的。

一般認(rèn)為EDI的原理在橫向上可以分為離子交換、直流電場(chǎng)下離子的選擇性遷移和樹(shù)脂的電再生方面。在高純水中,離子交換樹(shù)脂的導(dǎo)電性能比與之相接觸的水要高2～3個(gè)數(shù)量級(jí),所以幾乎全部的從溶液到脂面的離子遷移都是通過(guò)樹(shù)脂來(lái)完成的。水中的離子,首先因交換作用吸附于樹(shù)脂顆粒上,再在電場(chǎng)作用下,經(jīng)由樹(shù)脂顆粒構(gòu)成的離子傳播通道遷移到膜表面并透過(guò)離子選擇性膜進(jìn)人濃水室。同時(shí),在樹(shù)脂、膜與水相接觸的界面處,界面擴(kuò)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(fù)載電流外,大多數(shù)又起到對(duì)樹(shù)脂的再生作用,從而使離子交換、離子遷移、電再生3個(gè)過(guò)程相伴發(fā)生、相互促進(jìn),達(dá)到連續(xù)去離子的目的。

EDI在我國(guó)也稱之為填充床電滲析。電滲析器的淡水室裝了陰、陽(yáng)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(gè)過(guò)程在同一容器中進(jìn)行,使兩個(gè)過(guò)程內(nèi)在地聯(lián)系在一起。

對(duì)反滲透出水進(jìn)行深度脫鹽。最終產(chǎn)水的電阻率能>15MQ·cm。目前市場(chǎng)上比較常用的電去離子深度除鹽裝置模塊有兩種類(lèi)型，分別為EDI模塊和CEDI模塊。該半導(dǎo)體制造廠采用CEDI模塊，同時(shí)將CEDI模塊分成獨(dú)立的兩個(gè)部分，在清洗CEDI模塊或更換CEDI模塊時(shí)可以分組進(jìn)行，不會(huì)造成大面積的停水，確保了關(guān)鍵部位的連續(xù)用水。

具體工藝流程如下:

一級(jí)RO→反滲透后的預(yù)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(yù)脫鹽水中含有游離的CO2,為了減小EDI模塊的負(fù)擔(dān),在EDI模塊前安裝了CO2脫碳器。

EDI系統(tǒng)啟動(dòng)階段的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

從啟動(dòng)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