EDI技術(shù)自上世紀(jì)80年代前后誕生以來(lái),經(jīng)過(guò)數(shù)十年的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐,目前在技術(shù)上已經(jīng)非常成熟,其單位造價(jià)也降到了合適大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用的水平。由于EDI相比于其它的純水制造方法,具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、運(yùn)行穩(wěn)定、產(chǎn)水品質(zhì)高、回收率高、無(wú)酸堿再生及其相關(guān)問(wèn)題的困擾、運(yùn)行費(fèi)用非常低廉等優(yōu)點(diǎn)EDI技術(shù)在工業(yè)純水、超純水的制備中將起到、日益重要的作用。
EDI設(shè)備工作原理
高純度水對(duì)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(guò)程作為預(yù)處理過(guò)程或離子交換系統(tǒng)的替代品越來(lái)越流行。如電除鹽過(guò)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。而且,膜處理過(guò)程在機(jī)械上比離子交換系統(tǒng)簡(jiǎn)單得多,并不需要酸、堿再生及廢水中和。EDI處理過(guò)程是膜處理過(guò)程中增長(zhǎng)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(gè)水槽里的液流通道中填充了混床離子交換樹(shù)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(RO)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。用陰、陽(yáng)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(guò)程。
ED和EDI中用的膜是用離子交換樹(shù)脂制成片狀,通常為了增加強(qiáng)度會(huì)在樹(shù)脂片上附一層布。ED和EDI的物理區(qū)別主要在于除鹽室里填充的是混床離子交換樹(shù)脂珠。
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(shù)脂,然后在電場(chǎng)作用下穿過(guò)樹(shù)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(shù)脂。EDI的濃縮室中沒(méi)有樹(shù)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子和氫氧根離子。如果離子在結(jié)合為水以前被分離、就會(huì)形成酸和堿。在ED和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。在ED過(guò)程中在陰離子交換膜上有較低電流時(shí)就會(huì)發(fā)生水的電離,原因尚未找出。在ED系統(tǒng)中過(guò)大的電流會(huì)引起水的電離。氫離子在直流電場(chǎng)的作用下進(jìn)入離子交換樹(shù)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99%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(shù)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。EDI水適用于:超純水技術(shù),醫(yī)藥超純水,醫(yī)藥超純水工程,醫(yī)藥超純水設(shè)備,醫(yī)藥超純水機(jī),也可以選擇混床、混床設(shè)備、PET。