EDI(電除鹽系統(tǒng))工作原理

1、EDI （電除鹽系統(tǒng)）工作原理高純度水對許多工商業(yè)工程非常重要，比如：半導(dǎo)體制造業(yè)和制藥業(yè)。以前這些工業(yè)用的純凈水是用離子交換獲得的。然而，膜系統(tǒng)和膜處理過程作為預(yù)處理過程或離子交換系統(tǒng)的替代品越來越流行。如電除鹽過程（EDI ）之類的膜系統(tǒng)可以很干凈地去除礦物質(zhì)并可以連續(xù)工作。Figure I.Efctrotytic cell Figure 2. Electrdialysis 圈 2 電 tJf *X"Anodo (+)pftutuct磯扱屮 | _V Pi ts口1a”嚴(yán) inf9t ICathode (- )Pits而且，膜處理過程在機(jī)械上比離子交換系統(tǒng)簡單得多，并不需要酸、堿

2、再生及廢水中和EDI 處理過程是膜處理過程中增長最快的業(yè)務(wù)之一。EDI 是帶有特殊水槽的非反向電滲析（ED ），這個水槽里的液流通道中填充了混床離子交換樹脂。EDI 主要用于把總固體溶解量（TDS ）為 1-20mg/L 的水源制成 8-17 兆歐純凈水。通常水源是由反滲透（ R0）產(chǎn)生。ED 和 EDI 都是用直流電作為除鹽的能源。如圖所示，溶液中的離子被吸向帶相反電荷的電極。如圖所示，用陰、陽離子選擇膜把電極之間的空間隔成小室，這樣可以把一半小室中的鹽除去，而在另一半小室內(nèi)濃縮。不斷地給小室供水和抽水，就可以建立連續(xù)的除鹽處理過程。1ED 和 EDI 中用的膜是用離子交換樹脂制成片狀，通常

3、為了增加強(qiáng)度會在樹脂片上附一層布。ED 和 EDI 的物理區(qū)別（如圖3 所示）主要在于除鹽室里填充的是混床離子交換樹脂珠。離子的轉(zhuǎn)移分為 2 個步驟。首先離子擴(kuò)散到離子交換樹脂，然后在電場作用下穿過樹脂到達(dá)膜。因?yàn)檫@樣的電阻較小，電流會流過離子交換樹脂。EDI 的濃縮室中沒有樹脂。ED I 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 "。水電離后就會變?yōu)闅潆x子和氫氧根離子。化學(xué)反應(yīng)方程式為：H2 0<=>H+ + 0H-Figtjire 3.Electrode/omzation圈?電除註過卑屁鉅陰極ml iO r* 忻 * Ivrf 耳 .

4、椚怕陽離 f 傳輸 IN"It Jlf nwmt*F?iris1 *1 H I! f IM" *如果離子在結(jié)合為水以前被分離、就會形成酸和堿。在ED 和 EDI 中， 如果電流超過了移動溶解鹽所需的能量，水就會電離。在ED 過程中 在陰離子交換膜上有較低電流時就會發(fā)生水的電離，原因尚未找出。 在 ED 系統(tǒng)中過大的電流會引起水的電離。氫離子在直流電場的作用下進(jìn)入離子交換樹脂，并在那與碳酸氫根離子反應(yīng)生成C02 。這會降低水的 pH 值。2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 + 就會從濃縮室中進(jìn)入陰離子交換膜。

5、Figure 4.Electrodeionization proc&ss圖 i- 電除牯過程I 卅極Catkort牲 changeFH 肉 I 2 換毆mo mb runeZVikxi*exchango membraneHCOr IHSiO CO OHAnode (+)陽離了蛀寸禺陀剛極陰離子交換膜并不能100% 阻隔陽離子。這就使CaCO3 沉積在膜內(nèi)部如果水中沒有鈣或碳酸氫根，氫離子會穿過擴(kuò)散流通道和陽離子交換膜而進(jìn)入濃縮室。而OH- 會通過陰離子交換膜進(jìn)入濃縮室。兩者會在濃縮室中結(jié)合成水。在 EDI 池中電流是通過離子交換珠的。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

6、，如果有較大的電流，水就會電離。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。ED 是用來處理含鹽量較少且含鈣和碳酸氫根的水的。為避免水電離和電能浪費(fèi)，它可以在較小電流下工作。EDI 也可以在較小電流和沒有水電離的情況下工作。這種操作方式與ED 相比不但沒有優(yōu)點(diǎn)而且有諸多缺點(diǎn)。這種操作方式下的除鹽和水回收能力與ED 相等。因?yàn)殡x子交換樹脂主要作為一種介質(zhì)濾器并沒有3任何較好的反沖洗方法，源水中的微粒數(shù)必須很少。也就是說，為保證它的正常工作需要增加預(yù)處理工序如超濾和反滲透（RO ）。EDI 池的維修也較困難。在安裝好后，EDI 池

7、里就會裝入樹脂，但在卸裝前并沒有有效的辦法來把樹脂取出。在重新安裝前要把每一部件都洗干凈以除去樹脂珠。EDI 在水電離模式下工作時，電能和除鹽的效率較低。通常只有10-20% 的直流電流用于移動鹽離子。其它的電流都被用來電離水。由于電流效率太低，EDI 事實(shí)上只能用于低TDS 水，比如TDS 在 100mg/L 以下的反滲透水。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?？偟膩碚f，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 C02 勺濃度為 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)?/p>

8、縮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。方便的便攜式交換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% 。少量的離子會從濃縮室通過離子交換膜進(jìn)入除鹽流通路。在液流通路出口附近發(fā)生上述情況時，離子來不及擴(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)過濾。由于產(chǎn)生的是8-17 兆歐的水，在樹脂再生前每立方英尺樹脂可生產(chǎn)100 ，000 到 500 ，000 加侖 的水。這使得需要用高品質(zhì)再生設(shè)備來再生的便攜式瓶變得非常實(shí)用。用戶不需要處理大量有害的酸、堿或中和、處理再生廢物。離子交換再

9、生常常使用大大過量的酸和堿。當(dāng)酸和堿中和的時候就會產(chǎn)生鹽。如果用HCl 和 NaOH4來再生，就會產(chǎn)生NaCI 。EDI 并不產(chǎn)生過量的鹽。氫離子和氫氧根離子由水電離產(chǎn)生并在濃縮室內(nèi)形成水。因此濃縮水中只會含有水源中有的鹽。在精細(xì)過濾離子交換再生之間的高產(chǎn)量使運(yùn)行時間以周或月來計(jì)算。使用次數(shù)與再生或便攜瓶的更換有關(guān)，清洗次數(shù)大大減少。對于任何一種新技術(shù)，問題都在于長時間的可靠性。至今為止大多數(shù)的工程都應(yīng)用了終端精細(xì)過濾。如果 EDI 失靈，那么離子交換會接替EDI 來保證水質(zhì)。越來越多的實(shí)驗(yàn)使人們對EDI 的信心不斷增強(qiáng)。沒有精細(xì)過濾的EDI 也開始出現(xiàn)了。不需要酸堿再生電除鹽的操作是安全的，廢水的處理變得簡單了?？蛇B續(xù)生產(chǎn)電除鹽的生產(chǎn)是連續(xù)的，免除了使用混床過程中復(fù)雜的再生操作，減少了很多備用設(shè)備。不需要處理廢酸堿沒有廢酸堿的中和排放處理系統(tǒng)。電除鹽的濃水可以直接排放或返回到RO 的進(jìn)口 （EDI 中濃水量比純水少得多）。安裝條件簡單電除鹽在安裝時，占地面積小，大部分標(biāo)準(zhǔn)廠房都能滿足，對于較低的廠房，可以通過對電除鹽模塊的水平配置解決。系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單電除鹽的模塊設(shè)計(jì)很容易把它的流量做到450 噸/小時甚至更高。運(yùn)行成本低電除鹽系統(tǒng)與各種混床相比，在價格上有競爭性。5實(shí)用的設(shè)計(jì)對于電除鹽系統(tǒng)，不管是維修還是增減設(shè)備的容