翻譯論文-電去離子工藝的研究—roedi系統(tǒng)制備高純水

1、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文譯文電去離子工藝的研究一RO/EDI系統(tǒng)制備高純水摘要：反滲透之后采用電去離子技術(shù)（EDI），取代化學(xué)藥劑，用于高純水的連續(xù) 制備。本課題在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究。離子交換膜有八對(duì)隔間，四個(gè)為稀釋隔間，其 中填滿了離子交換樹脂。進(jìn)水為自來(lái)水的電導(dǎo)率大約是400卩s/cm但是經(jīng)過反滲透的水電導(dǎo)率低于20卩s/cmEDI實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)水量為20L/h和電阻率12-18Mcm的水。此外，EDI系統(tǒng)的V-I和pH-1特征的研究，表明ED和EDI在濃度極化 上反映出來(lái)的差異。關(guān)鍵詞：反滲透；混合過程；高純水；離子膜；海水淡化；1論文簡(jiǎn)介EDI也被稱為CDI，是一種新型的在一個(gè)單元中用離子交換

2、樹脂膜混合結(jié)合 離子交換法的分離過程。EDI的過程被發(fā)現(xiàn)于上個(gè)世紀(jì)50年代的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里， 主要在商業(yè)上生產(chǎn)高純度的水是在 1987年，。現(xiàn)在反滲透技術(shù)已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，并將 會(huì)在無(wú)數(shù)的工程領(lǐng)域中應(yīng)用。原理顯示在圖1里。混床里充滿了稀釋離子交換樹脂，它們是通過直流電作 為動(dòng)力而實(shí)現(xiàn)的。幾乎整個(gè)過程都是通過離子交換樹脂，而不影響水的通過。在一定條件下，一個(gè)水分子在稀釋室里發(fā)生分裂反應(yīng)， 然后相對(duì)較高的濃度的氫離 子和氫氧根離子在這種樹脂中不斷再生。因?yàn)槠洫?dú)特的電再生，EDI也可以被視為一種混床離子交換柱的連續(xù)再生，因此能夠更深的變形。比較電滲析和離子交 換，EDI在海水淡化方面已具有優(yōu)良的結(jié)果。2實(shí)驗(yàn)

3、RO/EDI系統(tǒng)流程圖顯示在圖2。高純度水的工藝生產(chǎn)從自來(lái)水包括預(yù)處理RO 和 EDI。預(yù)處理單元為下一步驟提供良好的安全環(huán)境，和反滲透單位提供的滲透，是軟 化超過95% （低于20 ps/cm）和直接輸入的電子數(shù)據(jù)交換的階段。 EDI的模塊有 四個(gè)稀釋的小隔間和五個(gè)沒電極的隔間。每個(gè)長(zhǎng) 10 cm和寬30 cm。離子交換膜 的有效面積為158 cm2。去鹽的水和離子交換的水的流動(dòng)速率分別是 20 L/h和2 L/h。陰離子滲透膜lkcr0H*zJDM-陰離子滲 透膜陽(yáng)離子滲透 膜=廿 wy.crOH-陽(yáng)離子滲透膜什）排水LJ-Q圖2 EDI/RO的流程圖3結(jié)果和討論3.1 V-I特點(diǎn)我們做電

4、子數(shù)據(jù)交換和高壓電流曲線的疊加的試驗(yàn)，被顯示在圖3中。可以看出,在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，電流的堆棧的增加更多更快于電壓 并沒有（限制電流）極化 曲線的高壓和電流是一樣的ED過程。其原因是，即使應(yīng)用低電壓，大量的氫離子 和氫氧根離子也能有稀釋的成份。電壓越高，更適合氫離子和氫氧根離子的生 成。3.2 pH-1 特點(diǎn)圖4顯示了電流的影響，然后把注意力集中在脫鹽水的pH值上。自從氫離子 和氫氧根離子用電化學(xué)方法產(chǎn)生稀釋可以再生樹脂并測(cè)其酸堿度，去鹽的水的 PH 一直保持穩(wěn)定并且有的不斷增加。pH-I精確的曲線表明，極限電流分解水的 情況會(huì)發(fā)生在你的邊界層的陰陽(yáng)離子交換膜界面的可能性遠(yuǎn)低于的新型陰離子 交換膜，

5、這也是很大的不同，一個(gè)典型的ED的過程。進(jìn)一步的研究表明，EDI和ED 的濃差極化存在著許多差異。3.3水的質(zhì)量對(duì)電子數(shù)據(jù)交換（EDI）的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行測(cè)試時(shí),進(jìn)行RO滲透。用20V穩(wěn)定 的電壓持續(xù)100小時(shí)，結(jié)果顯示水的導(dǎo)電率在（14-18 血/cm）,結(jié)果顯示在圖5。EDI 提供了一種能達(dá)到99%以上的方式，是傳統(tǒng)的ED過程無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。生產(chǎn)用水的電阻率在12-18兆歐厘米之間。在多數(shù)的操作，產(chǎn)品質(zhì)量勝于 15兆歐厘米。60個(gè)小時(shí)后，產(chǎn)品的電阻率是16.37-17.73兆歐厘米。去鹽的水 的酸堿度仍然或多或少穩(wěn)定在 6.2到7.8之間。13電流（mA）圖4 EDI過程的特點(diǎn)生 產(chǎn) 電 阻 率2

6、019105?倚13IE1110Ry&75543310時(shí)間1000200030005000圖5水質(zhì)穩(wěn)定生產(chǎn)RO EDI和UF分別保證高水的純度Christ Gmb的制藥純水系統(tǒng)是為了應(yīng)用于制藥、生物技術(shù)和生命科學(xué)工業(yè) 設(shè)計(jì)的。當(dāng)與超濾膜進(jìn)化處理器相配合，此設(shè)備還能提供高純度的水。最新的模型是允許添加和內(nèi)部設(shè)計(jì)的，很靈活的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)了最終用戶的全自 動(dòng)。例如，從生產(chǎn)純凈水到高純度純凈水并提出了新的完全的外部封閉的設(shè) 計(jì)。純水制造時(shí)通過逆滲透使內(nèi)外能夠合成一體。RO和EDI處于領(lǐng)先地位是因?yàn)樗倪^濾器和軟水劑來(lái)產(chǎn)生質(zhì)量高的給水，應(yīng)用于裝飾品、化學(xué)或者生物科學(xué) 業(yè)。預(yù)過濾器是彈藥筒形狀，由聚丙烯構(gòu)成。

7、第一個(gè)過濾器是在制藥純水系統(tǒng) 的習(xí)口處，在逆滲透設(shè)備之前。它能夠移動(dòng)100 ym。如果第二個(gè)逆滲透設(shè)備確定位置，另一個(gè)過濾器就在其入口處位置。它能將雜質(zhì)在尺寸上移動(dòng)5ym0聚砜膜被利用在了逆滲透單元。它能消除細(xì)微程度到5ym大小。一個(gè)聚砜（PES）膜在反滲透的在范圍500-5000升/小時(shí)（L / h）適合。最 小的操作溫度是5攝氏度，最高的溫度是30攝氏度。進(jìn)口壓力是4.5到6帕斯 卡，而出口壓力為0.5到1帕斯卡。制藥純水系統(tǒng)的流量在 2000L/H以下的，是 一個(gè)小的尺（2850m/ 2115mr 1700mm）。更高的 5000L/h 的模型是 3300mm 寬，2115mm 高，17

8、00mm 深。當(dāng)它運(yùn)行的時(shí)候，原先的軟水劑，流經(jīng)最初的過濾器并產(chǎn)生抵觸最大的壓 強(qiáng)。大量的水透過聚砜膜，將溶解的物質(zhì)留下。下一步是電去離子膜快速去除 殘留的礦物質(zhì)。這個(gè)環(huán)節(jié)同時(shí)也減少了水中的細(xì)菌也由于高的PH梯度（從PH2到PH12）大大減少了微生物的數(shù)量。最后，水從逆滲透部位式過濾凈化部位流 經(jīng)。如果使用者偏向于超濾膜凈化處理器將利用到不均勻的有孔的光纖隔膜。所有主系統(tǒng)的組架管子都是不銹鋼的，并且裝運(yùn)準(zhǔn)備連接。另外，純凈水 是根據(jù)現(xiàn)在美國(guó)與歐洲藥典上的規(guī)定制成。它能夠轉(zhuǎn)換逆滲透和電去離子的化 學(xué)退化和清潔處理，為了就是能保護(hù)微生物的生長(zhǎng)。Allen Bradlley，Siemens和Auto

9、mationx根據(jù)最終用戶的編好提供系統(tǒng)控制 技術(shù)。全自動(dòng)系統(tǒng)上也沒有類似的計(jì)量器和指示器。所有測(cè)量的數(shù)值顯示在屏 幕上，通過可編程控制器表現(xiàn)出來(lái)，為使用者提供便利。數(shù)據(jù)能夠被傳到控制 中心，如果該裝置配有控制中心的話。測(cè)量轉(zhuǎn)換器軟件可在線自由使用工業(yè)產(chǎn)品網(wǎng)站上的“ Click in Con vert軟件是一款免費(fèi)的測(cè)量轉(zhuǎn)換器，該設(shè)計(jì) 幫助了那些想沖出國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的使用者們。特別針對(duì)北美和歐洲的公司，那些需 要個(gè)字處理公制和英制的公司。Specifiers和OEM也將也會(huì)發(fā)現(xiàn)工具有用。該軟 件能轉(zhuǎn)換不同種類的，數(shù)量繁多的計(jì)量，包括對(duì)過濾與分離單位的專業(yè)人員很 重要的測(cè)量領(lǐng)域，如流量、壓強(qiáng)、能源、濃

10、度和電力。其他領(lǐng)域包括一般的工 程技術(shù)測(cè)量，能效力，加速度和質(zhì)量和一些更加常見的變換，如升變?yōu)榧觼觯?攝氏轉(zhuǎn)為華氏等等。Click和Con vert不需要有任何專業(yè)知識(shí)安裝設(shè)置，只需要 通過Hayward的主頁(yè)就能進(jìn)去。特寫在下面這篇文章中，安東尼 班納特作為自由撰稿人描述了過濾 +分離,而且定 義了高純度水，他評(píng)論的技術(shù)可用于生產(chǎn)，并描述了來(lái)自美國(guó)的四個(gè)案例研究和 英國(guó)使用工藝組合并產(chǎn)生各種檔次的高純度水。他也展示了為進(jìn)一步純化技術(shù)， 反滲透（R0）和EDI或混床離子交換已經(jīng)越來(lái)越多地被用來(lái)除去源水的離子。高純水過濾技術(shù)的進(jìn)展高純水的定義也就是除去離子化的水，純化的、不至熱的、超純的水，它的

11、 電阻率在10 megohm-cm或者更高，它硅的含量（如二氧化硅）一般少于20卩g/j 主要表現(xiàn)在表一上。電除鹽（EDI）或混床離子交換（MBIX ）可以生產(chǎn)所需純 度高的水。進(jìn)一步處理水以減少總有機(jī)碳（TOC）的含量，有效的存儲(chǔ)及配電系 統(tǒng)生產(chǎn)穩(wěn)定的電阻率為18 megohm-cm的水，純度有達(dá)到最高理論水平的可能。 高純度水利用于電力行業(yè)，主要是工業(yè)鍋爐給水及超臨界暖氣和電力組合 （CHP） 系統(tǒng)。除去二氧化硅以防止蒸汽提高系統(tǒng)的沉積和機(jī)械故障是至關(guān)重要的。還有在各種工業(yè)應(yīng)用清潔組件是必需用高純度水的。根據(jù)工作性質(zhì)的自然水、去離子水在逐漸被人們所發(fā)現(xiàn)的反滲透后才進(jìn)行 額外的凈化。反滲透是

12、一個(gè)交叉的膜分離過程中提供過濾下來(lái)的水，并對(duì)離子鹽含量進(jìn)行了去除和溶解。從膜滲透生產(chǎn)出的大多數(shù)的含鹽水轉(zhuǎn)移到廢水中。通 常反滲透膜的去除率為給水的95%到98%,進(jìn)而降低離子到下一步的離子交換 樹脂的數(shù)量。EDI和MBIX則是在生產(chǎn)高純度的水中的兩種技術(shù)類型。 電子數(shù)據(jù)交換（EDI） 技術(shù)是一種連續(xù)化、緊湊、消除了再生化學(xué)品并且使廢物中和，它滿足生產(chǎn)高純 度水的要求。它的作用是進(jìn)一步除去水中離子、二氧化碳、剩余的TDS和TOC。系統(tǒng)對(duì)一些離子膜有選擇，并利用離子交換樹脂和電，能夠始終如一地生產(chǎn)高質(zhì) 量的水。當(dāng)RO滲透生產(chǎn)水大于0.3megohm-cm電阻率，CDI-LX系統(tǒng)能達(dá)到99% 的鹽去

13、除率并且生產(chǎn)出18megohm-cm電阻率的水。MBIX包含了陽(yáng)離子交換和陰離子交換樹脂相結(jié)合。陽(yáng)離子樹脂具有固定的 氫離子作為附件與其他陽(yáng)離子（如鈣離子、鎂離子）轉(zhuǎn)換。陰離子樹脂以固定的 氫氧根離子作為附件與其他陰離子（如硫酸根離子、氯離子）轉(zhuǎn)換。由樹脂釋放 出來(lái)的氫離子和氫氧根離子結(jié)合生成水。 MBIX樹脂可以容易獲得，比如從羅門 哈斯有限公司及國(guó)際有限公司。用 MBIX和用EDI生產(chǎn)出的水是等效的。隨著 MBIX去除氫離子、氫氧根離子性能的惡化，混合樹脂疲憊開始老化。這工廠是利用鹽酸或硫酸、氫氧化鈉、再生水和空氣再生的。反洗的水是從重的陽(yáng)離子樹脂到輕的陰離子樹脂。向上通過稀釋酸陽(yáng)離子樹脂

14、稀釋氫氧化鈉，往下通過陰離子樹脂，組合的陰陽(yáng)離子樹脂在樹脂界面通過采集系統(tǒng)從流出口流 出，并被傳送到廢物中和系統(tǒng)。酸再生陽(yáng)離子樹脂與氫離子，而氫氧化鈉再生陰離子樹脂與氫氧根離子。流出的離子會(huì)轉(zhuǎn)移到廢水。然后使用低壓空氣進(jìn)入混合 樹脂。MBIX可以比EDI更經(jīng)濟(jì)，在MBIX過程中回收的化學(xué)物質(zhì)已可放在網(wǎng)站 上，需要消耗大量的電力成本。另一方面,EDI緊湊系統(tǒng)更有效，并且電力使用的 成本低。詳細(xì)的評(píng)估每個(gè)站點(diǎn)都是為了需要確定最合適的技術(shù)。下列案例研究回顧4個(gè)具體情況，高純度水已經(jīng)要求各種應(yīng)用。太陽(yáng)能給水系統(tǒng)制造工程2001年，一個(gè)全球最大的綜合光伏系統(tǒng)誕生了，它設(shè)置了新處理水的系 統(tǒng)，在美國(guó)Fre

15、derikMargland工廠生產(chǎn)工純度的水。BP SOLAR根據(jù)USFilter的 建議用電子數(shù)據(jù)替代了現(xiàn)存的 MBIX系統(tǒng)來(lái)達(dá)到要求的水質(zhì)量規(guī)格，同時(shí)消除 酸性和腐蝕性物質(zhì)再生，減少消耗。規(guī)格為 46m3h的給水系統(tǒng)提供 15megohm-cm并且少于100卩g/L TOC的質(zhì)量的水。這個(gè)系統(tǒng)式由 USFilter設(shè)計(jì) 并安裝的。此系統(tǒng)包括多媒體過濾器和軟化器和石墨過濾器及兩個(gè)FLOWMAX RO系統(tǒng)。EDI系統(tǒng)如同表所示。純水生產(chǎn)包括一個(gè) 25立方米的存儲(chǔ)池在通過水殺菌 消毒設(shè)備前，通過后壓控制閥門進(jìn)到池子當(dāng)中。2001年5月開始，該系統(tǒng)超過 BP solar的規(guī)格，水質(zhì)量有18 meg

16、ohm-cm電 阻系數(shù)和少于100g/L TOC。該廠一直非常簡(jiǎn)單的操作和維護(hù)先前存在的體系。 Brian Davidson經(jīng)理說 我們過去的RO/DI系統(tǒng)，我們需要3到4個(gè)人，但是現(xiàn) 在我們不需要任何資源來(lái)管理該系統(tǒng)”。他又說道：我是最愛這個(gè)系統(tǒng)的地方 特別是CDI-LX是因?yàn)樗隽讼胂笈c眼界。如果我不去系統(tǒng)所在處甚至一星 期不去，我不會(huì)感到愧疚。但是如果還是舊系統(tǒng)我每天到要去檢查二到三次。 一般工業(yè)用地2001年AWS在英國(guó)的格雷特姆和提茲塞德大學(xué)密封地區(qū)設(shè)置了高含量水處 理系統(tǒng)來(lái)滿足工業(yè)上用水，純水的電阻率大于0.05 megohm-cm=該系統(tǒng)全自動(dòng)化，并且包括集中的 RO系統(tǒng)，它通

17、過12千米的環(huán)形電路連 接哈特爾浦的Huntsrman North Fees電站。在Huntsman還用MBIX 技術(shù)在過于 的設(shè)備上生產(chǎn)純水。該系統(tǒng)與附近的 AWS的RO系統(tǒng)相連。而且都是由Ac Wa 設(shè)計(jì)和安裝的。圖1太陽(yáng)能EDI系統(tǒng)中心的設(shè)計(jì)是由AWS指定提供經(jīng)濟(jì)方式來(lái)滿足現(xiàn)行要求，但是在將來(lái)也允 許顧客提供意見。反滲透水來(lái)源是一個(gè)氯化供電線路的水，那是比較高的硬度，因?yàn)樘妓徕}存在的原因，它存在 120mg/L的鈣離子、60mg/L鎂離子和400mg/L 的 HC03。總的來(lái)說，反滲透系統(tǒng)包含七道相同的設(shè)備，每個(gè)設(shè)備額定生產(chǎn) 82m3h的 去離子水，共生產(chǎn)水574 m3h。該系統(tǒng)利用TF

18、C除去反滲透膜。它用于該系統(tǒng)，允 許有效地消除80%的碳酸鈣沉淀。在Huntsman North Tees的MBIX 工廠由三個(gè)混合床組成，它利用 Purolite 樹脂。每次通過MMI進(jìn)行自動(dòng)再生，主要通過生產(chǎn)量開始實(shí)施，都使用鹽酸、 氫氧化鈉化學(xué)再生劑。能量動(dòng)力的結(jié)合Sugar的CHP工廠在英國(guó)Bury St Edmunds，它供應(yīng)的水電阻率大于10megohm-cm,含硅量少于10卩g/L包括有水處理過程的預(yù)處理、RO和MBIX。 整個(gè)系統(tǒng)是由ACWa于1988年設(shè)計(jì)和安裝的。W基研基單基！基基模！基基基B單基vUQ 3446xs?1i單I-壁I硬1研電8*制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響 制系統(tǒng)的研制正卑研究STR ）調(diào)節(jié)器控P5協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn) 采集與處理技術(shù)的研究S系統(tǒng)研究與開發(fā)式測(cè)？的式濁度儀的研制花發(fā)線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究 用研究研制檢究.應(yīng)制用系統(tǒng)的研制控制面板的研制實(shí)踐研究究與實(shí)現(xiàn)