連續(xù)電除鹽(EDI,Electro-deionization或CDI,Continuous Electrode ionization),是利用混合離子交換樹脂吸附給水中的陰陽離子,同時這些被吸附的離子又在直流電壓的作用下,分別透過陰陽離子交換膜而被去除的過程。此過程離子交換樹脂不需要用酸和堿再生。這一新技術可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的離子交換( DI )裝置,生產(chǎn)出電阻率高達18 MΩ?cm的超純水。EDI超純水設備應用在反滲透系統(tǒng)之后,取代傳統(tǒng)的混床離子交換技術生產(chǎn)穩(wěn)定的超純水。EDI技術與混合離子交換技術相比有如下優(yōu)點:
①水質穩(wěn)定
②容易實現(xiàn)全自動控制
③不會因再生而停機
④不需化學再生
⑤運行費用低
⑥廠房面積小
⑦無污水排放
EDI裝置
EDI裝置工作過程
一般自然水源中存在鈉、鈣、鎂、氯化物、鹽、碳酸氫鹽等溶解物。這些化合物由帶負電荷的陰離子和帶正電荷的陽離子組成。通過反滲透(RO)的處理,95%-99%以上的離子可以被去除。RO純水(EDI給水)電阻率的一般范圍是0.05-1.0MΩ?cm,即電導率的范圍為20-1μS/cm。根據(jù)應用的情況,去離子水電阻率的范圍一般為5-18 MΩ?cm。另外,原水中也可能包括其它微量元素、溶解的氣體(例如CO2)和一些弱電解質(例如硼,二氧化硅),這些雜質在工業(yè)除鹽水中必須被除掉。但是反滲透過程對于這些雜質的清除效果較差。因此,EDI的作用就是通過除去電解質(包括弱電介質)的過程,將水的電阻率從0.05-1.0MΩ?cm提高到5-18 MΩ?cm。
離子交換膜和離子交換樹脂的工作原理相近,可以選擇性地透過離子,其中陰離子交換膜只允許陰離子透過,不允許陽離子透過;而陽離子交換膜只允許陽離子透過,不允許陰離子透過。在一對陰陽離子交換膜之間充填混合離子交換樹脂就形成了一個EDI單元。陰陽離子交換膜之間由混合離子交換樹脂占據(jù)的空間被稱為淡水室。將一定數(shù)量的EDI單元羅列在一起,使陰離子交換膜和陽離子交換膜交替排列,在離子交換膜之間添加特殊的離子交換樹脂,其形成的空間被稱為濃水室。在給定的直流電壓的推動下,在淡水室中,離子交換樹脂中的陰陽離子分別向正、負極遷移,并透過陰陽離子交換膜進入濃水室,同時給水中的離子被離子交換樹脂吸附而占據(jù)由于離子電遷移而留下的空位。事實上離子的遷移和吸附是同時并連續(xù)發(fā)生的。通過這樣的過程,給水中的離子穿過離子交換膜進入到濃水室被去除而成為除鹽水。
帶負電荷的陰離子(例如OH-、Cl-)被正極(+)吸引而通過陰離子交換膜,進入到鄰近的濃水室。此后這些離子在繼續(xù)向正極遷移中遇到鄰近的陽離子交換膜,而陽離子交換膜不允許陰離子通過,這些離子即被阻隔在濃水中。淡水流中的陽離子(例如Na+ 、H+)以類似的方式被阻隔在濃水室。在濃水室,透過陰陽膜的離子維持電中性。
EDI組件電流量和離子遷移量成正比。電流量由兩部分組成,一部分源于被除去離子的遷移,另一部分源于水本身電離產(chǎn)生的H+和OH-離子的遷移。
在EDI組件中存在較高的電壓梯度,在其作用下,水會電解產(chǎn)生大量的H+和OH-。這些就地產(chǎn)生的H+和OH-對離子交換樹脂有連續(xù)再生的作用。
EDI組件中的離子交換樹脂可以分為兩部分,一部分稱作工作樹脂,另一部分稱作拋光樹脂,二者的界限稱為工作前沿。工作樹脂承擔著除去大部分離子的任務,而拋光樹脂則承擔著去除弱電解質等較難清除離子的任務。
EDI給水的預處理是EDI實現(xiàn)其最優(yōu)性能和減少設備故障的首要條件。給水里的污染物會對除鹽組件有負面影響,增加維護量并降低膜組件的壽命。
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