电去离子Electrodeionization,简称EDI,也称作连续电解除盐技术,它科学地将电渗析技术和离子交换技术融为一体,通过阴、阳离子的选择透过作用以及离子交换树脂对水中离子的交换作用,在电场的作用下实现水中离子的定向迁移,从而达到水的深度净化除去盐离子,并且通过水电解反应产生的氢离子和氢氧根离子对装填树脂进行连续再生反应,因此EDI制水过程不需要酸、碱等化学药品再生即可连续制取高品质的超纯水,它具有技术的先进、结构紧凑、操作简便的益处,可以广泛应用于电力、电子、医药、化工、食品和实验室等领域,是属于水处理技术的绿色革命。
EDI设备的工作原理
图中所示,混床在运行过程中,其内部的树脂分为饱和区,交换区,新生区。饱和区的树脂已经被离子饱和,不再具有从进水中交换离子的能力;交换区的树脂处于部分饱和状态,离子交换主要在交换区完成;新生区的指树脂尚未发生离子交换。随着混床的运行,饱和区和交换区将逐步向上移动,新生区的空间将减少,直到被穿透。新生区的存在是产水水质的保证,而新生区被穿透的时候,也就意味着混床产水水质将下降,混床需要用化学药品再生。
EDI模块在运行过程中,树脂分为交换区和新生区,在运行过程中,虽然树脂不断进行离子交换,但电流连续不断的使树脂再生,从而形成了一种动态平衡;EDI模块内将能始终保持一定空间的新生区;这样EDI模块内的树脂也就不再需要化学药品的再生,且其产水品质也得到了高品质的保证。
如图所示EDI由阴/阳离子交换膜,混床树脂,淡/浓水室和阴/阳电极构成。
EDI纯水系统工作主要有三个过程:
1,淡水进水淡水室后,淡水中的离子与混床树脂发生离子交换,从而从水中脱离;
2,被交换的离子受电性吸引作用,阳离子穿过阳离子交换膜向阴极迁移,阴离子穿过阴离子交换膜向阳极迁移,并进入浓水室从而从淡水中去除。
离子进入浓水室后,由于阳离子无法穿过因离子交换膜,因此其将被截留在浓水室,同样,阴离子无法穿过阳离子交换膜,被截留在浓水室,这样阴阳离子将随浓水流被排出模块;与此同时,由于进水中的离子被不断的去除,那么淡水的纯度将不断的提高,待由模块出来的时候,其纯度可以达到接近理论纯水的水平。
3,水分子在电的作用下被不断的离解为H+和OH-,H+和OH-将分别使得被消耗的阳/阴树脂连续的再生。
过程1和过程3是树脂的消耗和再生的两个相反过程,这两者会在模块内部形成一个动态平衡。
下图为EDI纯水系统典型的流程图
(一) (二)
图(一)中,进水从EDI模块底部进入淡水室,并从顶部出来;浓水从EDI模块底部进入模块,从模块顶部出来,浓水经过浓水循环泵后,大部分浓水将回流到模块的浓水室中循环,小部分浓水将排放;极水的进水与浓水进水为同一水流,只是分别进入不同的室(极水室和浓水室),并从模块顶部排出。
图5 不带浓水循环的EDI纯水系统
图(二)中,淡水从模块底部进入淡水室,从顶部出来;浓水从EDI模块顶部进入模块,从模块底部出来;极水的进水与淡水进水为同一水流,只是分别进入不同的室(极水室和浓水室),并从EDI模块顶部排出。
EDI的优势
无需酸碱再生: 在混床中树脂需要用化学药品酸碱再生, 而EDI模块则消除了这些有害物质的处理和繁重的工作。保护了环境。
连续、简单的操作: 在混床中由于每次再生和水质量的变化,使操作过程变得复杂,而EDI的产水过程是稳定的连续的, 产水水质是恒定的,没有复杂的操作程序,操作大大简便化。
降低了安装的要求:EDI纯水系统与相当处理水量的混床相比,有较不的体积,它采用积木式结构,可依据场地的高度和窨灵活地构造。 模块化的设计, 使EDI在生产工作时能方便维护 。
EDI的环保技术价值
EDI设备技术的最大特点是用电场和离子膜取代离子交换树脂的化学再生,使RO-EDI纯水系统在设备结构、使用操作、运行费用等方面与RO2混床相比具有明显优势;并克服了再生树脂所产生的废水排放问题。
(1)EDI与RO配套使用,可调节电流以改变出水质量,用标准模块组合改变出水量。十多年的商业应用表明,该系统在100磅/平方英寸(7kg/cm2)压力下运行稳定,出水电阻率可达到16M8·cm以上,含Si量在20ppb以下,水质可靠,能满足目前最严格的工业用水质量要求,出水量可高达2000加仑/分(450立方米/小时)。
(2)EDI纯水系统不用再生树脂,免除了树脂化学再生配套设施(如酸碱贮罐、计量泵和管道)使EDI纯水系统设备结构简化,投资节省,操作简化,运行费用降低。
(3)技术经济比较还表明,EDI纯水系统比混床系统更能适应进水中TDS变化而不影响出水质量,而且对制水成本影响很小。
(4)EDI模块环境效益显著,表现在二个方面:①克服了树脂化学再生造成的废水污染;②EDI系统排放的浓水可直接回到RO之前再利用,这样EDI模块可以做到没有废水排放。
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