EDI技術(shù)應(yīng)用與概述
來源：沈陽萊特萊德水處理系統(tǒng)有限公司 閱讀：4610 更新時(shí)間：2012-02-08 09:35EDI技術(shù)應(yīng)用與概述
EDI模塊包含多個(gè)膜單元對(duì)，它的工作原理有以下幾個(gè)過程。
(1)電滲析過程。在外電場作用下，水中電解質(zhì)通過離子交換膜進(jìn)行選擇性遷移，從而達(dá)到去除離子的作用。
(2)離子交換過程。由淡水室中陽、陰離子交換樹脂對(duì)水中的電解質(zhì)的交換作用，達(dá)到去除水中離子的目的。在EIEDI中，離子交換只是手段，不是目的。在直流電場作用下，使陰、陽離子分別作定向遷移，分別透過陰膜和陽膜，使淡水室離子得到分離。在流道內(nèi)，電流的傳導(dǎo)不再單靠陰、陽離子在溶液中的運(yùn)動(dòng)，也包括了離子的交換和離子通過離子交換樹脂的運(yùn)動(dòng)，因而提高了離子在流道內(nèi)的遷移速度，加快了離子的分離。
(3)電化學(xué)再生過程。利用電滲析的極化過程產(chǎn)生的H+和OH-及樹脂本身的水解作用對(duì)樹脂進(jìn)行電化再生。在EDI電去離子過程中，水中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“離子傳輸通道”遷移到離子交換膜表面并透過離子交換膜進(jìn)入濃室，在樹脂、膜與水相接觸的介面擴(kuò)散層中的極化使水解離為H+和OH-，它們除部分參與負(fù)載電流外，大多數(shù)又對(duì)樹脂起到再生作用，在淡水室流道內(nèi)，陰、陽離子交換樹脂因可交換離子不同，有多種存在形態(tài)，如R2Ca, R2 Mg, RNa, RH、R2 Sq、RCl、RHC03、ROH等,離子交換樹脂的再生是在電場作用下離子遷移及進(jìn)水中離子共同完成的。從而使離子交換、離子遷移、電再生三個(gè)過程相伴發(fā)生、相互促進(jìn)，達(dá)到了連續(xù)的去離子過程。高純度的淡水連續(xù)從淡水室流出，從而實(shí)現(xiàn)水的深度脫鹽過程。
EDI裝置的特點(diǎn):1.可連續(xù)運(yùn)行，產(chǎn)品水水后移定;2.容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制; 3.除清洗用藥劑外，無須用大量酸、堿運(yùn)送、存儲(chǔ)、再生設(shè)施;4.下會(huì)因離子交換樹脂再生而停機(jī)，節(jié)省了再生用水及再生排水處理設(shè)施; 5.產(chǎn)水率高(可達(dá)95%);6.占地面積小; 7.設(shè)備單元模塊化，可靈活的組合達(dá)到需要的產(chǎn)品水流量；8.安裝簡單，運(yùn)行維護(hù)成本低;9 EDI設(shè)備初期投資大，維修也較困難，對(duì)細(xì)菌的抗污染能力較低，當(dāng)有細(xì)菌在其內(nèi)部繁殖時(shí)，將會(huì)大幅度降低膜堆的性能，所以一般要求停機(jī)超過3天，就必須注人5%的NaCl溶液進(jìn)行保護(hù)，或者是不間斷運(yùn)行，防止細(xì)菌生長。
EDI設(shè)備工作年限約五年，EDI系統(tǒng)正常工作時(shí)，需要以下四個(gè)條件:合適的進(jìn)水水質(zhì)(TEA, CO2，硬度，硅)、足夠的電流、合理的流量和操作壓力。如果其中一個(gè)條件欠缺，則系統(tǒng)無法制備高質(zhì)量的純水。
系統(tǒng)流程
一個(gè)完整的ED I系統(tǒng)包括EDI裝置本體系統(tǒng)、沙裝置清洗系統(tǒng)、整流器、控制系統(tǒng)(包括表計(jì))、管道、閥門和濃水再循環(huán)泵。所有這些部件安裝在一個(gè)底座上。但整流器除外，它通過把一個(gè)三相的交流電轉(zhuǎn)變成直流電來為EDI系統(tǒng)提供能量。EDI的每個(gè)模塊具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)流量，系統(tǒng)產(chǎn)水量可以根據(jù)模塊的規(guī)格、數(shù)量來改變。水處理的典型流程是:原水一預(yù)處理一多介質(zhì)過濾器一活性炭處理一單級(jí)RO/兩級(jí)RO --EDI。在高硬度的水處理中，需要增設(shè)軟化器，其流程是：多介質(zhì)過濾器一活性炭處理一(軟化器)一單級(jí)RO/兩級(jí)RO一EDI。板式EDI裝置本體系統(tǒng)見圖4-28、卷式EDI裝置本體系統(tǒng)見圖4-29.
通常將板式ED，系統(tǒng)俞中的水流分成產(chǎn)品水流、膿水水”回流到反滲透裝置的進(jìn)水中和極水水流，其工作狀況如下:
(1)淡水水流。在EDI中，90 %到95%的水流過淡水室，水流并聯(lián)通過多個(gè)膜堆，每個(gè)膜堆都并聯(lián)很多個(gè)淡水室，水流一次性的通過淡水室，流出來的就是高純水，模塊在低于設(shè)備最小產(chǎn)水量情況下工作時(shí)，模塊內(nèi)會(huì)發(fā)生局部過熱現(xiàn)象，導(dǎo)致外部損傷及裂痕。
(2)濃水水流。進(jìn)水中另外的5%-10%被送到濃水室，其中3%-8%流出EDI后作為RO系統(tǒng)補(bǔ)充水回收利用;通常EDI排放的濃水質(zhì)量高于反滲透裝置的進(jìn)水，所以將濃水回流到反滲透裝置的進(jìn)水中可使整個(gè)EDI系統(tǒng)回收率提升至98%；厥章视蛇M(jìn)水硬度水平?jīng)Q定，即
回收率二淡水產(chǎn)水量/(淡水產(chǎn)水量+濃水排放量+極水出口流量)×100%濃水湘敝量士淡水產(chǎn)水量/回收率× 100—極水出口流量一淡水產(chǎn)水量
(3）極水水流。極水水流由淡水水流進(jìn)口的分支形成，一般電極水的流量是進(jìn)水的1%左右。送到濃水室的淡水中用來沖洗電極。極水水流流經(jīng)電極用以冷卻電極并帶走在極水室內(nèi)產(chǎn)生的所有氣體(氫氣、氧氣及可能存在的氯氣)，所以極水水流必須排人通風(fēng)的排水管中，在排放時(shí)需要放氣，要確保通風(fēng)良好以使氫氣含量低于4%。由于氯氣溶人極水中，當(dāng)電極水過小時(shí)，不能及時(shí)帶走電極表面的氣體，會(huì)影響整個(gè)模塊的運(yùn)行，極水流量很小并在通風(fēng)的自流排水管中，因此極水不再循環(huán)使用。
概述
電去離子簡稱EDI或連續(xù)電去離子等，是以直流電為推動(dòng)力利用離子交換樹脂的離子交換作用和離子交換膜的選擇透過悠使水體中的離子通過膜遷移到另一水體.中WT4到純化的物質(zhì)分離過程。EDT裝置模塊結(jié)構(gòu)有板式和卷式兩種。
板式EDI的內(nèi)部部件為板框式結(jié)構(gòu)(與板式電滲析器的結(jié)構(gòu)類似)，主要由陽、陰電極板、極框、一離子交換膜、淡水隔板、濃水隔板及端壓板等部件按一定的順序組裝而成，設(shè)備的外形一般為方形。板框式EDI模塊按其組裝形式又可以分為兩種，一種是按一定的產(chǎn)水量進(jìn)行定型生產(chǎn)的模塊;另一種是根據(jù)不同的產(chǎn)水量對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行定型生產(chǎn)的模塊。
螺旋卷式ED I模塊簡稱卷式EDI模塊，它主要由電極、陽膜、陰膜、淡水隔板、濃水隔板、濃水配集管和淡水配集管等組成。它的組裝方式與一卷式RO相似，即按“濃水隔板一陰膜一淡水隔板一陽膜一濃水隔板一陰膜一淡水隔板一陽膜……”的順序?qū)⑺鼈儻B放后，以濃水配集管為中心卷制成型，其中濃水配集管兼作E DI的負(fù)極，膜卷包覆的一層外殼作為陽極。卷式EDI的工作狀況是進(jìn)水(淡水)從底部進(jìn)人到EDI元件，經(jīng)進(jìn)水分布器后進(jìn)人垂直的淡水室，并流經(jīng)填充于淡水室的離子交換樹脂層。濃水流態(tài)設(shè)計(jì)不同于板框式EDI的同向流動(dòng)設(shè)計(jì)一。
EDI膜堆是EDI工作的核心。膜堆是由陰、陽離子交換膜，淡、濃水室隔板，離子交換樹脂和正負(fù)電極等按一定規(guī)則排列組合并夾緊所構(gòu)成的單元。膜堆中淡水室相當(dāng)于一個(gè)混床，使用的離子交換樹脂是磺酸型陽樹脂和季胺型陰樹脂，淡水室中的樹脂必須裝填緊密，使樹脂緊密接觸以減少樹脂表面水層和防止樹脂亂層，顆粒直徑采用100μ的均粒樹脂比常規(guī)40-60目樹脂要好，優(yōu)點(diǎn)是裝填密度大、脫鹽率高、產(chǎn)水量大，陰樹脂與陽樹脂的比例采用3，2。濃水室由一個(gè)陽離子交換膜、一個(gè)陰離子交換膜組成，離子交換膜采用異相離子交換膜。
電極材料通常陰極采用欽涂層，陽極采用不銹鋼。
CULTRA EDI超純水設(shè)備,電鍍涂裝用超純水設(shè)備,晶片切割用高純水設(shè)備
EDI工藝參數(shù)
(一)水質(zhì)要求
電除鹽系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)要求必須是一級(jí)反滲透的出水(電導(dǎo)率為4~20μS/cm)或與之相當(dāng)?shù)乃|(zhì)(最佳電導(dǎo)率是1~lμS/cm)。
1.一般要求
2.系統(tǒng)中CO2問題
CO2是一個(gè)關(guān)鍵因素。因?yàn)榉肿拥腃O2可以透過RO膜進(jìn)人后續(xù)系統(tǒng)中的混床或者EDI中的陰離子交換樹脂，加重陰離子的交換負(fù)荷。因此在一些情況下，系統(tǒng)中通過加NaOH來增加，H值，把CO2轉(zhuǎn)化成碳酸鹽和重碳酸鹽，有效地在RO膜中去除。
3.兩級(jí)RO出水問題
一般認(rèn)為ROI→ROⅡ→EDI對(duì)EDI的出水質(zhì)量并不一定比ROI -EDI的出水質(zhì)量好。因?yàn)閮杉?jí)RO出水的電導(dǎo)率在1-2μS/cm，進(jìn)人到濃水、極水的導(dǎo)電特性不夠，導(dǎo)致模塊電阻上升，電流下降。模塊就不能將離子從主進(jìn)水流(穿過膜)中遷移到濃水中，產(chǎn)品水的水質(zhì)會(huì)受影響。
如果RO出水的電導(dǎo)率小于2μS/cm, EDI濃水的進(jìn)水電導(dǎo)率應(yīng)設(shè)計(jì)在10~100μS/cm范圍內(nèi)，使?jié)馑鏊妼?dǎo)率達(dá)到40~100μS/cm的理想值。濃水出水電導(dǎo)率可從濃水進(jìn)出口濃度和回收率進(jìn)行平衡計(jì)算，然后確定設(shè)計(jì)方案。為了優(yōu)化帶有兩級(jí)RO-EDI的系統(tǒng)，
一般采用的措施有:
（l)從第一級(jí)RO出水(電導(dǎo)率大于20μS/cm）供給EDI的濃水、極水供水或從第二級(jí)RO進(jìn)水(電導(dǎo)率大于20μS/cm)供給EDI的濃水、極水。
(2)在EDI濃水、極水中加鹽(優(yōu)質(zhì)NaCI，質(zhì)量要求為:
氯化鈉(以固體中含量計(jì)算)＞99.80%
鈣和鎂(以Ca計(jì)算)＜0. 05%
銅<0. 5× 10-6
鐵<5. 0× 10-6
重金屬(以Pb計(jì)算)<2. 0 ×10-6
大約維持電導(dǎo)率在10~100μS/cm,以達(dá)到出口水電導(dǎo)率為40~l00μS/cm。
加鹽裝置包括計(jì)量泵、鹽液計(jì)量箱和低液位開關(guān)。加鹽泵應(yīng)采用變頻計(jì)量泵，以便在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)由PLC控制劑量。
為避免濃水中離子過度積累，需要排放少量濃水。排放掉的濃水由進(jìn)水補(bǔ)充，控制濃水的電導(dǎo)率在150~600μScm之間(或按照EDI產(chǎn)品要求而定)。
4.進(jìn)水的pH值
進(jìn)水的pH值表示了進(jìn)水中H+的含量，一般進(jìn)水控制在5-9.5之間。通常情況下，pH值偏低是由于CO2的溶解引起的。由于是弱電離物質(zhì)，COZ也是導(dǎo)致水質(zhì)惡化的因素之一，所以在進(jìn)EDI系統(tǒng)之前，一般可以安裝一個(gè)脫碳裝置，使得水中的CO2控制在5mg/L以下。水中pH值和CO2存在一定溶解關(guān)系，理論上當(dāng)pH>10時(shí)，去除效率最佳。高pH值有助于去除弱電離子，但是前提是必須在進(jìn)EDI系統(tǒng)前除去Ca2t+、Mg2+等離子。
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(二)工作壓力
淡水進(jìn)水壓力最高壓力不能超過0.6MPa，最佳運(yùn)行壓力在0. 4 ~0. 5 MPa。由于離子交換膜的爆破強(qiáng)度為0. 7MPa，因此應(yīng)避免由于進(jìn)水流量過大、壓力過高造成離子交換膜破損，導(dǎo)致EDI膜堆的損壞。淡水出水壓力必須比濃水出水壓力高，以避免內(nèi)部泄漏而影響淡水出水質(zhì)量。
(三)工作電源一
EDI電源必須為可以調(diào)節(jié)的直流電源(DC)，考慮到功率損耗，交流電(AC)輸人電源應(yīng)比額定的電源供給高出15%~20 %。電壓是使離子遷移的動(dòng)力，它使得離子從進(jìn)水中遷移到濃水中，同時(shí)電壓也是電解水用于再生樹脂的關(guān)鍵。在規(guī)定范圍內(nèi)，如果電壓過低，會(huì)導(dǎo)致電解水減少，產(chǎn)生的H+和OH-離子不足以再生填充樹脂，同時(shí)電壓太低使得離子的遷移動(dòng)城力減弱，最終使模塊的工作區(qū)間產(chǎn)水水質(zhì)變差。如果電壓過高，就會(huì)電解出過剩的H+和OH-，使電流升高的同時(shí)，也使離子極化和擴(kuò)散加劇，導(dǎo)致產(chǎn)品水水質(zhì)變差。電壓是否過高可以從電極出水中的氣泡多少加以判斷。最佳電壓范圍的確定主要由進(jìn)水唆電導(dǎo)率和濃水的流量決定。比如，在進(jìn)水電導(dǎo)率變大、濃水的濃度也變大的情況下，由于系統(tǒng)的電阻減少，系統(tǒng)的電壓也應(yīng)當(dāng)相月應(yīng)的下調(diào)。
長期高電流運(yùn)行會(huì)縮短膜堆壽命，合理的運(yùn)行電流會(huì)提高產(chǎn)水水質(zhì)、降低濃室結(jié)垢的可能性并會(huì)延長膜堆壽命。合理的運(yùn)行電流為該條件下極化電流+0. 5A，過低的運(yùn)行電流將會(huì)導(dǎo)致膜堆的樹脂逐漸飽和，產(chǎn)水水質(zhì)下降。
最佳的電壓范圍取決于模塊內(nèi)部單元的數(shù)目，正常的工作電壓范圍為5~8V/單元，它同時(shí)與溫度、濃水電導(dǎo)率、回收率(濃水流量比例)有關(guān)。
