E-CellEDI的基本原理和技術(shù)(MK-3)

1、E-Cell EDI的基本原理和技術(shù)(MK-3)EDI是什么?EDI(Electrodeionization)中文全稱“連續(xù)電去離子技術(shù)”,其主要用于替代傳統(tǒng)的混床技術(shù).EDI工藝原理是:在電場的作用下,通過導(dǎo)電物質(zhì)將離子化物質(zhì)從產(chǎn)水中遷移出去,以達(dá)到生產(chǎn)高純水的過程. 水處理技術(shù)的發(fā)展過程 預(yù) 處 理 預(yù) 處 理 預(yù) 處 理陰/陽床 混床 反 滲 透 混床反 滲 透第一代 二十世紀(jì)六七十年代第二代 二十世紀(jì)八九十年代第三代 二十世紀(jì)九十年代末E-Cell EDI是一場技術(shù)革命陰/陽電極板陰/陽離子交換膜陰/陽離子交換樹脂濃水室流道淡水室流道極水室流道E-Cell EDI 模塊結(jié)構(gòu)組成:EDI

2、(MK-3)結(jié)構(gòu)組成淡水進(jìn)水HSiO3- CO3=OH-H+Cl-SO4=NO3-HCO3-陰離子交換膜陽離子交換膜Na+Ca+Mg+Na+陰離子交換膜陽離子交換膜高純水Ca+Mg+Na+H+陽極廢水濃水Anode陽極 (+)Cathode陰極(-)陰極廢水高純水濃水進(jìn)水HSiO3- CO3=OH-Cl-NO3-HCO3-HSiO3- SO4=H+MK-3流程圖產(chǎn)水出極水排放濃水排放濃水進(jìn)口進(jìn)水淡水進(jìn)口濃水進(jìn)口淡水出口淡水沖洗口E-CELL模塊濃水排放極水出口MK-3示意圖MK-3壓力示意圖淡水和濃水的壓降進(jìn)水產(chǎn)水濃水排放濃水入口極水出口壓力進(jìn)水產(chǎn)水濃水進(jìn)口濃水排放陰極板陰離子交換膜濃水室陽離

3、子交換膜淡水室E-Cell 模塊分解圖:CH3N+CH3CH3CH3N+CH3CH3CH3N+CH3CH3Cl-Cl-Cl-Mobile Counter AnionsWater-Filled PassageFixed Cation SitesPolymer Support Structure陰離子交換膜陰離子交換膜Mobile Counter CationsWater-Filled PassageFixed Anion SitesPolymer Support StructureS O-OOS O-OOS O-OONa+Na+Na+陽離子交換膜陽離子交換膜HCO3-Ca+Na+SO4=Cl-M

4、g+OH-H+HSiO3- CO3=高純產(chǎn)水HCO3- - - -陰極 (-)+ + + +陽極 (+)SiO2CO2Na+SO4=Cl-Ca+陰離子交換膜陽離子交換膜EDI工作原理EDI去水中鹽分可分為兩個(gè)階段:第一階段: 強(qiáng)電離性離子遷移時(shí)段(高鹽分區(qū)域)第二階段: 弱電離性物質(zhì)電離時(shí)段(低鹽分區(qū)域)EDI工作原理第一階段:強(qiáng)電離性離子遷移階段樹脂呈飽和狀態(tài).強(qiáng)電離性離子在樹脂表面可控制的擴(kuò)散.離子通過擴(kuò)散從水中擴(kuò)散進(jìn)樹脂中.離子在電場作用下,沿樹脂表面運(yùn)動(dòng).離子到達(dá)并穿過離子交換膜進(jìn)入濃水室.第二階段:弱電離性物質(zhì)電離階段樹脂呈H+ 或OH-狀態(tài)(再生狀態(tài))通過電離反應(yīng),去除水中弱電離性

5、物質(zhì)(弱酸,弱堿) CO2 + OH- - HCO3- HCO3- + OH- - CO3= SiO2 + OH- - HSiO3- H3BO3 + OH- - B(OH)4- NH3 + H+ - NH4+強(qiáng)電離性離子遷移階段去除強(qiáng)電離性離子弱電離性物質(zhì)電離階段去除弱電離性物質(zhì)HCO3-Ca+Na+SO4=Cl-Mg+OH-H+HSiO3- CO3=高純產(chǎn)水HCO3- - - -陰極 (-)+ + + +陽極 (+)SiO2CO2Na+SO4=Cl-Ca+陰離子交換膜陽離子交換膜EDI工作原理離子交換過程陽離子樹脂陰離子樹脂Na+Cl-H+OH-H2O+淡水室陽樹脂陰樹脂陽離子交換膜陰離子交

6、換膜OH-OH-Cl-Na+H+H+OH-H+淡水室 離子遷移陽樹脂陰樹脂OH-H2OH+Na+Cl-OH-H+淡水室-水分子的裂解和樹脂再生E-Cell EDI脫鹽過程濃水室陰離子交換膜陽離子交換膜淡水室淡水室Cl-OH-Na+H+Cl-Na+-高pH低pH陽離子不能透過陰離子交換膜 陰離子不能透過陽離子交換膜陰極室化學(xué)反應(yīng)_陰極2H2O + 2e- = 2OH-(aq) + H2(g) 氫氣(H2)產(chǎn)生 7.0 mL(STP)/安培/分鐘 高pH 有結(jié)垢的可能性.陽極室化學(xué)反應(yīng)+陽極產(chǎn)生氧氣 3.5 mL (STP)/安培/分鐘微量氯氣產(chǎn)生 1-2 ppm in Eout (400 uS/

7、cm NaCl) 低pH2H2O = 4H+(aq) + O2(g) + 4e- (2Cl-(aq) = Cl2 (g) + 2e-) E-Cell 系列模塊模塊正面圖濃水出口 淡水進(jìn)口淡水出口極水出口濃水進(jìn)口模塊背面圖MK-3進(jìn)出水管接口:淡水進(jìn)口: 1” (25 mm)產(chǎn)水出口: 1” (25 mm) 濃水進(jìn)口: 5/8” (15.8 mm)濃水出口: 5/8” (15.8 mm)極水出口: 3/8” (9.5 mm)進(jìn)水要求參數(shù)MK-3總可交換陰離子 25mg/l (TEA as CaCO3)CO2 8mg/l電導(dǎo)率43 S/cm(NaCl)硬度(as CaCO3)二氧化硅TOC(總有機(jī)

8、碳)總氯溫度5 38 deg CpH4 11Fe, Mn, H2S濁度5-10psi(0.35-0.7bar)回收率 90 - 95% 電壓 0-400VDC電流 E-Cell 操作參數(shù)回收率 = 產(chǎn)水流量 進(jìn)水流量進(jìn)水流量 = 產(chǎn)水流量 + 極水排放量 +濃水排放量回收率 = 產(chǎn)水流量 產(chǎn)水流量 + 極水排放量 +濃水排放量EDI系統(tǒng)回收率:E-Cell 操作參數(shù)淡水進(jìn)口濃水進(jìn)口淡水出口淡水沖洗口E-CELL模塊濃水排放極水出口MK-3示意圖E-Cell 系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)1. 軟化器 + 1級RO + EDI系統(tǒng)活性炭過濾器軟化器RO濃水排放EDI多介質(zhì)過濾器EDI濃水回流使用點(diǎn)極水排放原水2

9、. 1級RO +軟化器+ EDI系統(tǒng)活性炭過濾器軟化器RO濃水排放EDI多介質(zhì)過濾器EDI濃水回流使用點(diǎn)極水排放原水3. 2級RO + EDI系統(tǒng) 第一級 RO加堿第二級RO濃水排放使用點(diǎn)EDIEDI濃水回流活性炭過濾器多介質(zhì)過濾器二級RO濃水回流極水排放原水加阻垢劑為什么 E-Cell 優(yōu)于傳統(tǒng)混床?為什么 E-Cell 優(yōu)于傳統(tǒng)混床?現(xiàn)有的混合離子交換技術(shù)需要 :大量再生用酸堿消耗間歇運(yùn)行,定期再生含有害物質(zhì)的廢水排放E-Cell 提供了環(huán)保型的選擇方案:無需用化學(xué)藥劑再生連續(xù)運(yùn)行, 操作簡便減少設(shè)備占用空間無有害廢水排放 為什么 E-Cell 優(yōu)于傳統(tǒng)混床?不需要運(yùn)輸和儲藏危險(xiǎn)的化學(xué)品操

10、作更安全1. E-Cell 無需用化學(xué)藥劑再生為什么 E-Cell 優(yōu)于傳統(tǒng)混床?混床再生用酸堿的運(yùn)輸,儲存,處理為什么 E-Cell 優(yōu)于傳統(tǒng)混床?混床,間歇運(yùn)行過程電阻率時(shí)間18.2 M消除了間歇運(yùn)行弊端，保證水質(zhì)的連續(xù)穩(wěn)定不需要操作人員的人工干預(yù)無需復(fù)雜的操作步驟2. E-Cell 連續(xù)運(yùn)行,操作簡便E-Cell,連續(xù)運(yùn)行過程E-Cell 可連續(xù)生產(chǎn)16 - 18 Mohm.cm 高純水時(shí)間電阻率18.2 M為什么 E-Cell 優(yōu)于傳統(tǒng)混床?不需要很高的廠房占地面積小系統(tǒng)所需預(yù)留空間最小 運(yùn)輸和安裝重量輕 陰/陽床+混床RO + 混床RO + EDI3. 減少設(shè)備占用空間不再需要廢酸/

11、廢堿中和池 濃水排放可以循環(huán)利用 更符合環(huán)保要求 支持 ISO 14000 的要求為什么 E-Cell 優(yōu)于傳統(tǒng)混床?4. 無有害廢水排放EDI進(jìn)水的要點(diǎn)所有EDI的進(jìn)水限制-硬度進(jìn)水的硬度超標(biāo)會導(dǎo)致結(jié)垢高硬度導(dǎo)致的結(jié)垢可以導(dǎo)致熱損傷.系統(tǒng)需要及時(shí)的清洗 為了降低結(jié)垢,MK-3應(yīng)該在逆流狀態(tài)下運(yùn)行所有EDI的進(jìn)水限制-CO2在大多情況下,進(jìn)水中的CO2 是進(jìn)水離子負(fù)荷的重要組成 模塊中的樹脂可能超負(fù)荷僅監(jiān)測EDI進(jìn)水中的電導(dǎo)率是不夠的,CO2同樣需要檢測請確保建立在進(jìn)水水質(zhì)的基礎(chǔ)之上的設(shè)計(jì) 定期監(jiān)測CO2 進(jìn)水必須達(dá)到RO出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)必須避免物理,微生物和化學(xué)污染物理污染:PVC屑;進(jìn)水屑;污

12、垢;灰塵;花粉;焊屑;樹脂粒/碎屑化學(xué)污染:氧化物如氯;高價(jià)陽離子如鐵,錳等污染源:敞開的水箱,脫氣塔或者在E-Cell之前未設(shè)保安過濾器的軟化床所有EDI的進(jìn)水限制-進(jìn)水通用標(biāo)準(zhǔn)故障及檢查注意下列變化性能:1. 產(chǎn)水電阻率2. 電壓,電流3. 淡水室與濃水室壓差4. 回收率可能引起污染的因素:1.進(jìn)水水質(zhì)不符合要求.例如: 硬度 1.0 ppm2.系統(tǒng)回收率太高 系統(tǒng)的儲藏或停機(jī)超過 3 天而沒有經(jīng) 過正常的長期停機(jī)程序污染的種類:1.硬度2.金屬氧化物3.有機(jī)物4.生物污染污染的征兆:1.模塊壓差增大2.產(chǎn)水,濃水或極化水流量減小3.電壓增大4.產(chǎn)水水質(zhì)降低產(chǎn)水電阻率低原因分析: 可以分析如下運(yùn)行情況:1.各模塊的平均電流2.各模塊的實(shí)際電流3.淡水室和濃水室的壓力4.流量過低5.運(yùn)行情況隨時(shí)間變化的趨勢 產(chǎn)水電阻率低原因分析: 可以分析檢測儀表:1.電極常數(shù)2.校驗(yàn)3.溫度補(bǔ)償4.探頭接線5.儀表接地6.取樣 流經(jīng)探頭的流量太小而導(dǎo)致取樣很差產(chǎn)水電阻率低原因分析:可以分析進(jìn)水以下參數(shù):1.電導(dǎo)率4.硅含量5.硬度6.檢查反滲透設(shè)備情況7.對水質(zhì)作實(shí)驗(yàn)室分析產(chǎn)水電導(dǎo)率大于進(jìn)水電導(dǎo)率原因:1.一個(gè)或多個(gè)模塊電極反向 濃水室反向進(jìn)入淡水室 立即停止EDI系統(tǒng)運(yùn)行,并檢測原因2. 濃水室壓力大于淡水室壓力電流增加,產(chǎn)水水質(zhì)反而下降原因: 1