美國ElectropureEDI電去離子技術

一、什么是EDIEDI全稱是"electrodeionization"，中文全稱：“電去離子”、或是“連續(xù)電去離子”、“連續(xù)電除鹽”等，初期國內(nèi)也稱之為“填充床電滲析”。EDI是一種將電滲析與離子互換有機地結(jié)合在一起的膜分離深度除鹽技術，屬高科技綠色環(huán)保技術。它運用電滲析過程中的極化現(xiàn)象對離子互換填充床進行電化學再生，以直流電壓為驅(qū)動力，運用混合離子互換樹脂的離子吸附的互換作用和陰陽離子互換膜的選擇透過性，使一水體中的陰陽離子分別通過陰陽離子互換膜遷移到另一水體中而得到純化的分離過程。這一過程離子互換樹脂是連續(xù)電再生的，因此不需要使用外加的酸和堿對之再生，并且生產(chǎn)出高達18MO.cm(25C)的超純水。這種新技術完全可以替代傳統(tǒng)的離子互換技術(如：混合離子互換器)。、ElectropureEDI原理基本原理EDI是運用陰、陽離子膜，采用對稱堆放的形式，在陰、陽離子膜中間夾著陰、陽離子樹脂，水中的離子一方面被樹脂捕獲，陰陽離子分別在直流電壓的作用下，向不同的方向遷移，離子通過相應的離子膜而到達膜的另一側(cè)，使水得到純化。而同時在電壓梯度的作用下，水會發(fā)生電解產(chǎn)生大量和0H-,這些和0H一對離子膜中間的陰、陽離子互換樹脂不斷地進行了再生。由于EDI不斷的進行互換一一再生，使得水的純度越來越高，所以，最終產(chǎn)生了高純度的超純水。三股獨立水流ElectropureEDI模塊將進水流提成了三股獨立的水流:產(chǎn)水水流（最高水回收率達99%）濃水水流（通常5~10%，可以循環(huán)回流到RO進水）極水水流（1%，陽極和陰極的水排放）離子選擇性膜陰離子選擇性膜可以透過陰離子而不能透過陽離子陽離子選擇性膜可以透過陽離子而不能滲透過陰離子樹脂離子互換技術ElectropureEDI從水中去除不想要的離子是通過在淡水室中將它們吸附在離子互換樹脂上，然后將這些離子輸送到濃水室中。在模塊的淡水室中，陰離子互換樹脂釋放出氫氧根離子（OH-）與溶解鹽中的陰離子（如：Cl-）互換。同樣，陽離子互換樹脂釋放出氫離子（H+）與溶解鹽中的陽離子（如：Na+）互換。離子遷移通過放置在組件兩個末端的陽極（+）和陰極（-）建立一個直流（DC）電場。直流電場牽引或排斥這些吸附的離子，驅(qū)動這些被吸附的離子沿著樹脂球的表面移動，然后穿過薄膜進入到濃水室。水電解和樹脂再生在淡水室中的離子互換樹脂還會發(fā)生一個重要現(xiàn)象，在電壓梯度高的特定區(qū)域，通過水的電化學“分解”可以產(chǎn)生大量的H+和OH-離子。這些區(qū)域中產(chǎn)生的H+和OH-離子在混合離子互換樹脂中可以使樹脂和膜連續(xù)不斷得到再生，并且不需要添加化學試劑。電化學反映產(chǎn)氣憤體陽極處的氧化反映產(chǎn)生O2、Cl2陰極處的還原反映產(chǎn)生H2ElectropureEDI各種離子去除特性在EDI除鹽過程中用相同的效率并不能去除所有的離子。這個事實會影響產(chǎn)品水的質(zhì)量和純度。1）一方面去除簡樸離子離子以電荷最大、質(zhì)量最小和樹脂對其吸附能力最大的去除效率最高。這些典型的離子涉及：H+、OH-、Na+、Cl-、Ca2+和SO42-（和一些相似的離子）。在EDI模塊的第一個區(qū)域，相較其它離子，這些離子優(yōu)先被去除。這些離子的數(shù)量直接影響到其它離子的去除。當H+和OH-離子變得平衡后，pH值接近7.0。EDI模塊的第一個區(qū)域被稱為“工作床”。2）另一方面去除中檔強度離子和極化離子（例如，CO）2CO2是最常見的EDI進水組成。CO2有著復雜的化學發(fā)應，依據(jù)其H+離子本地區(qū)域的濃度，被認為是可以適度的離子化：co2+H,O=H2CO3=f++HCO3-=21++CO32-當pH值在這個部分接近7.0左右時,大部分CO2以重碳酸鹽（hco3-）形式存在。重碳酸鹽被陰離子樹脂薄弱地吸附，如此仍然不能與“簡樸”離子（例如Cl-、和SO）相抗衡。在EDI模塊的第二個區(qū)域，CO2（涉及它所有的形式）相較于強度更加薄弱的離子優(yōu)先被去除。EDI進水中CO2和HCO3-的數(shù)量強烈影響EDI產(chǎn)品水最終的電阻率以及二氧化硅和硼的去除效率。3）最后去除強度薄弱的離子（例如:溶解的二氧化硅和硼）對于類似二氧化硅分子物質(zhì)的離子化能力相稱薄弱，并且難吸附在離子互換樹脂上，使用任何反電離過程都很難將之去除。假如已經(jīng)去除了所有的“簡樸”離子，并且去除了所有co2，EDI模塊就能集中去除電離能力薄弱的物質(zhì)種類。在模塊第三個區(qū)域的停留時間非常重要。停留時間越長，去除效率就越高。第三個區(qū)域較長的停留時間，需要RO產(chǎn)品水的電導率達成最?。ㄈコ罅俊昂啒恪彪x子），同時使RO產(chǎn)水中co2的數(shù)量最少化。并且需要使EDI進水的pH值在7.0~7.5的最佳范圍，減少h+離子負荷和發(fā)明co2轉(zhuǎn)變成離子態(tài)的條件°EDI模塊的第二個區(qū)域和第三個區(qū)域被成為“拋光床”。EDI進水中不同的離子種類，以及它們的濃度，將直接影響著EDI的工作性能和效率。三、EDI優(yōu)勢EDI技術優(yōu)勢1）EDI不需要酸堿化學試劑再生；2）不需要設計酸堿廢水解決系統(tǒng)；3）廠房內(nèi)沒有酸堿腐蝕；4）工廠工作環(huán)境優(yōu)異；5）系統(tǒng)設備故障點少；6）系統(tǒng)自動化限度高；7）系統(tǒng)操作維護簡樸；8）EDI再生時不需要關閉設備；9）產(chǎn)品水水質(zhì)穩(wěn)定一致；10）沒有防腐費及排污費等其它綜合費用；11）系統(tǒng)綜合運營費用低；12）主體設備和輔助設備系統(tǒng)的整體占地面積小;13）輔助設備和電控單元的投資很??；14）土建和廠房的投資??；15）沒有嚴重的人身安全問題；16）所需能源少；17）EDI是高科技和節(jié)能環(huán)保技術；18）EDI是二級除鹽技術的革命性技術。混床劣勢1）需要設計酸堿系統(tǒng)對離子互換樹脂進行再生；2）需要設計酸堿廢水的收集、解決、排放等輔助系統(tǒng)；3）廠房內(nèi)容易產(chǎn)生嚴重的酸堿腐蝕；4）工廠工作環(huán)境惡劣；5）系統(tǒng)設備故障點多；6）系統(tǒng)自動化限度比較復雜；7）系統(tǒng)操作維護困難；8）再生時需要關閉設備；9）每年酸堿消耗量大；10）每年系統(tǒng)防腐費用、樹脂添加及排污費等綜合費用巨大；11）系統(tǒng)綜合運營費用高；12）主體設備和輔助設備系統(tǒng)的整體占地面積大；13）輔助設備和電控單元的投資很大；14）土建和廠房的投資大；15）容易產(chǎn)生嚴重的人身安全問題；16）產(chǎn)生酸堿廢水不符合環(huán)保規(guī)定。四、EDI應用領域EDI技術重要替代傳統(tǒng)的混合離子互換器（簡稱：混床）來生產(chǎn)高純水，環(huán)保特性好，生產(chǎn)過程中不需要外加化學試劑對EDI再生，可以連續(xù)、穩(wěn)定、大流量的工作，操作使用簡便，愈來愈多地被人們所認可和應用，其重要應用領域：電力：鍋爐補給水解決系統(tǒng)石油/化工：鍋爐補給水解決系統(tǒng)、化工工藝過程冶金：鍋爐補給水解決系統(tǒng)、或其它用途造紙：鍋爐補給水解決系統(tǒng)電子/半導體：半導體、太陽能、多晶硅、LED、電極箔等醫(yī)藥：純化水系統(tǒng)汽車：油漆工藝等用水點玻璃及特種行業(yè)：超純水用途五、EDI術語陰離子：一種帶有一個或多個負電荷（如Cl-、OH-、SO42-）的離子（帶電原子或原子團）。陽極：一種帶正電的電極，吸引陰離子。陽極電解液：陽極附近具有陰離子和收集氣體的水溶液。陰極：一種帶負電的電極，吸引陽離子，通常由不銹鋼制作。陰極電解液：陰極附近具有陽離子和收集氣體的水溶液。陽離子：一種帶有一個或多個陽電荷（如Na+、NH+和Ca2+）的離子（帶電原子或原子團）。4濃水流：流經(jīng)濃水室并收集離子的水流。電導率：水傳導電流能力的一個電學測量參數(shù)，其值隨水中離子的濃度和水溫的變化而變化。單位是門S/cm,一般是指25。。直流（DC）電流：電流不改變狀態(tài)，在EDI系統(tǒng)中與移動的離子數(shù)量成比例，涉及水裂解的離子。直流（DC）電壓：電壓不改變極性。電去除離子只有在這種形式的能量下才干發(fā)生。在直流電壓中會有一些交流的電壓成份存在。電極：傳導電場的金屬板（陽極和陰極），并且促進電化學反映發(fā)生，電極通過導線與外部電源相連。電解液：電極附近的離子溶液。Electropure單元將兩種電解液匯成一股，在通過“電解液出”導出端將它們輸送到模塊之外。進水：垂直進入EDI模塊的水。它將供應給淡水室、濃水室和極水室。這種水的水源就是反滲透的產(chǎn)品水。GPM（gpm）:加侖每分鐘。水流量的一個測量參數(shù)。l.Ogpm相稱于227升/小時，4.4gpm相稱于1.0m3/hr。離子互換膜：具有離子互換基團，對陰離子或陽離子具有選擇性作用的薄膜，且不允許水通過。離子互換樹脂：具有離子互換基團，對陰離子或陽離子具有吸附作用的樹脂球。兆歐：（MQ.cm）電學測量參數(shù)的單位，用于計量從去離子系統(tǒng)中出來的水的純度。它是一個電阻參數(shù)。不含雜質(zhì)的超純水在25C時可以達成18.24兆歐.厘米（MQ?cm）。pH值：氫離子（H+）濃度的一個測量參數(shù)。pH值用對數(shù)從0到14來表述。pH值為0或在0附近的是強酸性，pH值為7為中性，pH值為14或在14附近是強堿性。分解：水在電流的作用之下分解成H+和OH-,這種情況發(fā)生在淡水室中離子相應較少而電壓較強的情況下。它導致水的分解以傳導電流。一般情況下電流靠溶解鹽中的離子傳導。pH值的波動一般跟分解作用有關。水的極化分解作用可以使離子互換樹脂再生。ppb：十億分之一，或Mg/lo用于衡量水中離子的數(shù)量，如：超純水中的硅含量。ppm:百萬分之一，或mg/lo用于標記水中總?cè)芙夤腆w數(shù)目（TDS）的參數(shù)單位。這個參數(shù)單位一般用于描述進入EDI模塊的水流的純度。在低電導率時，1ppm近似等于2ms/cmo成品（淡水）水流：流經(jīng)純化室或淡水室的水流。這股水流就是去離子水。電阻率：描述水阻擋電流的能力的測量參數(shù)。離子濃度減少，電阻率就增長；離子濃度增長，電阻率就減少。這個參數(shù)與用EDI實現(xiàn)的去離子水平有關。不含雜質(zhì)的超純水在25?？梢赃_成18.24MQ.cm。鹽：由金屬或帶正電的根原子團完全或部分取代酸中的氫離子之后形成的一種化合物。鹽類舉例：酸金屬或帶正電的根原