EDI純水設(shè)備
EDI純水設(shè)備技術(shù)概述
EDI純水設(shè)備，EDI(Electrodeionization)是一種將離子交換技術(shù)、離子交換膜技術(shù)和離子電遷移技術(shù)相結(jié)合的純水制造技術(shù)。
填充床電滲析又稱電脫離子法(Electrodeionization)，簡(jiǎn)稱EDI，它利用電滲析過(guò)程中的極化現(xiàn)象對(duì)離子交換填充床進(jìn)行電化學(xué)再生，集中了電滲析和離子交換法的優(yōu)點(diǎn)，克服了兩者的弊端。
EDI技術(shù)結(jié)合了兩種成熟的水處理技術(shù)—電滲析技術(shù)和離子交換技術(shù)，我國(guó)稱此為填充床電滲析或電去離子技術(shù)。它主要替代傳統(tǒng)的離子交換混床來(lái)生產(chǎn)高純水，這種技術(shù)國(guó)外已在電子、電力、化工等行業(yè)制備高純水方面得到推廣應(yīng)用?？梢灶A(yù)期，這種水處理產(chǎn)品將成為本世紀(jì)制備高純水工程中的主流設(shè)備。這種技術(shù)及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)使原有的水處理技術(shù)產(chǎn)生某些根本性的變化，從而取得更良好的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。
在EDI除鹽過(guò)程中，離子在電場(chǎng)作用下通過(guò)離子交換膜被去除。另外在離子交換膜之間充填的離子交換樹脂大大地提高了離子被去除的速度。同時(shí)，水分子在電場(chǎng)作用下分解為氫離子和氫氧根離子，這些離子對(duì)離子交換樹脂進(jìn)行連續(xù)再生，以使離子交換樹脂保持較佳狀態(tài)。
EDI在去除弱電解質(zhì)如二氧化碳,二氧化硅和膠體硅方面均有較好的效果。
可以被看成帶有自再生功能的離子交換設(shè)施。這種自再生功能是通過(guò)離子在電場(chǎng)中的遷移過(guò)程和水分子的電解過(guò)程實(shí)現(xiàn)的。
EDI還可以看成高效的電滲析設(shè)施。這種高效是通過(guò)離子交換樹脂實(shí)現(xiàn)的，而其中離子交換樹脂是在被連續(xù)再生的。
EDI設(shè)施的除鹽率可以高達(dá)99%以上。如果在EDI之前使用反滲透設(shè)備對(duì)水進(jìn)行初步除鹽，再經(jīng)EDI除鹽就可以產(chǎn)生電阻率高達(dá)15-18兆歐.厘米的超純水。通常水源是由反滲透（RO）產(chǎn)生。
EDI可以以單元組合的形式構(gòu)成各種流量的凈水設(shè)施。因此具有相當(dāng)?shù)撵`活性和適應(yīng)性。
系統(tǒng)特點(diǎn)
⊙ 產(chǎn)水水質(zhì)高而穩(wěn)定。
⊙ 連續(xù)不間斷制水，不因再生而停機(jī)。
⊙ 無(wú)需化學(xué)藥劑再生。
⊙ 設(shè)想周到的堆疊式設(shè)計(jì)，占地面積小。
⊙ 操作簡(jiǎn)單、**。
⊙ 運(yùn)行費(fèi)用及維修成本低。
⊙ 無(wú)酸堿儲(chǔ)備及運(yùn)輸費(fèi)用。
⊙ 全自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)需專人看護(hù)。
EDI純水設(shè)備工作原理
EDI廣泛地應(yīng)用于電子、電力、生物、制藥、化工等諸多領(lǐng)域，是傳統(tǒng)離子交換混床工藝的較佳取代技術(shù)。EDI 的出現(xiàn)是水處理技術(shù)的一大進(jìn)步，標(biāo)志著水處理工業(yè)跨入綠色產(chǎn)業(yè)的行列。
EDI裝置將離子交換樹脂充夾在陰/陽(yáng)離子交換膜之間形成EDI單元。EDI工作原理如下圖所示。 EDI組件中將一定數(shù)量的EDI單元間用網(wǎng)狀物隔開，形成濃水室。又在單元組兩端設(shè)置陰/陽(yáng)電極。在直流電的推動(dòng)下，通過(guò)淡水室水流中的陰陽(yáng)離子分別穿過(guò)陰陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入到濃水室而被淡水中去除。而通過(guò)濃水室的水將離子帶出系統(tǒng)，成為濃水。
工作狀態(tài)下，流經(jīng)EDI單元的水中的鹽離子發(fā)生三種遷移：
1. 離子與陰、陽(yáng)樹脂發(fā)生離子交換而結(jié)合到樹脂顆粒上；
2. 離子在電場(chǎng)作用下經(jīng)樹脂顆粒構(gòu)成的離子通道遷移；
3. 離子經(jīng)過(guò)離子交換膜遷移到濃水室，從而完成水的脫鹽過(guò)程；在一定的電流密度下，樹脂、膜、水之間的界面處因產(chǎn)生濃差極化而迫使水分解成H+和OH－，從而同時(shí)再生了樹脂。
離子的轉(zhuǎn)移分為2個(gè)步驟。首先離子擴(kuò)散到離子交換樹脂，然后在電場(chǎng)作用下穿過(guò)樹脂到達(dá)膜。因?yàn)檫@樣的電阻較小，電流會(huì)流過(guò)離子交換樹脂。EDI的濃縮室中沒(méi)有樹脂。EDI中水電離的作用要理解EDI和它的用途，就必須理解"水的電離"。水電離后就會(huì)變?yōu)闅潆x子和氫氧如果離子在結(jié)合為水以前被分離、就會(huì)形成酸和堿。在EDI中，如果電流超過(guò)了移動(dòng)溶解鹽所需的能量，水就會(huì)電離。氫離子在直流電場(chǎng)的作用下進(jìn)入離子交換樹脂，并在那與碳酸氫根離子反應(yīng)生成CO2。這會(huì)降低水的pH值。
氫氧根離子進(jìn)入陰離子交換膜并與碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸根離子。如果水中存在Ca2+，一部分Ca2+就會(huì)從濃縮室中進(jìn)入陰離子交換膜。 陰離子交換膜并不能100%阻隔陽(yáng)離子。這就使CaCO3沉積在膜內(nèi)部。
如果水中沒(méi)有鈣或碳酸氫根，氫離子會(huì)穿過(guò)擴(kuò)散流通道和陽(yáng)離子交換膜而進(jìn)入濃縮室。而OH-會(huì)通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入濃縮室。兩者會(huì)在濃縮室中結(jié)合成水。
在EDI池中電流是通過(guò)離子交換珠的。所以在離子交換珠互相接觸的地方和交換珠與膜接觸的地方，如果有較大的電流，水就會(huì)電離。
在較強(qiáng)電流的作用下，離子交換樹脂不斷地被酸或堿再生。與溶液中的鹽一起進(jìn)入濃縮室中的H+和OH-離子結(jié)合為水。
除了TDS 之外，也應(yīng)該考慮鈣在陰離子交換膜內(nèi)部沉積的可能。總的來(lái)說(shuō)，Ca2+濃度應(yīng)在0.5mg/L以下。通常系統(tǒng)在回收率95%左右的條件下工作。
如果水源中CO2的濃度為5mg/L以上、鈣在0.5mg/L以上，就要降低回收率以防止結(jié)垢。降低回收率使?jié)饪s室中的鈣離子濃度降低，因此也使進(jìn)入陰離子交換膜的鈣離子數(shù)減少。
EDI可產(chǎn)生8-17兆歐的水。它不能產(chǎn)生與混床樹脂交換一樣的效果的原因是交換膜的效率并非100%。少量的離子會(huì)從濃縮室通過(guò)離子交換膜進(jìn)入除鹽流通路。
在液流通路出口附近發(fā)生上述情況時(shí)，離子來(lái)不及擴(kuò)散進(jìn)樹脂，不能被除去而隨液流離開系統(tǒng)?，F(xiàn)在多數(shù)系統(tǒng)都在終端用混床離子交換進(jìn)行精細(xì)過(guò)濾。
