美國(guó)ElectropureEDI電去離子技術(shù)

一、什么是EDIEDI全稱(chēng)是"electrodeionization"，中文全稱(chēng)：“電去離子”、或是“連續(xù)電去離子”、“連續(xù)電除鹽”等，初期國(guó)內(nèi)也稱(chēng)之為“填充床電滲析”。EDI是一種將電滲析與離子互換有機(jī)地結(jié)合在一起的膜分離深度除鹽技術(shù)，屬高科技綠色環(huán)保技術(shù)。它運(yùn)用電滲析過(guò)程中的極化現(xiàn)象對(duì)離子互換填充床進(jìn)行電化學(xué)再生，以直流電壓為驅(qū)動(dòng)力，運(yùn)用混合離子互換樹(shù)脂的離子吸附的互換作用和陰陽(yáng)離子互換膜的選擇透過(guò)性，使一水體中的陰陽(yáng)離子分別通過(guò)陰陽(yáng)離子互換膜遷移到另一水體中而得到純化的分離過(guò)程。這一過(guò)程離子互換樹(shù)脂是連續(xù)電再生的，因此不需要使用外加的酸和堿對(duì)之再生，并且生產(chǎn)出高達(dá)18MO.cm(25C)的超純水。這種新技術(shù)完全可以替代傳統(tǒng)的離子互換技術(shù)(如：混合離子互換器)。、ElectropureEDI原理基本原理EDI是運(yùn)用陰、陽(yáng)離子膜，采用對(duì)稱(chēng)堆放的形式，在陰、陽(yáng)離子膜中間夾著陰、陽(yáng)離子樹(shù)脂，水中的離子一方面被樹(shù)脂捕獲，陰陽(yáng)離子分別在直流電壓的作用下，向不同的方向遷移，離子通過(guò)相應(yīng)的離子膜而到達(dá)膜的另一側(cè)，使水得到純化。而同時(shí)在電壓梯度的作用下，水會(huì)發(fā)生電解產(chǎn)生大量和0H-,這些和0H一對(duì)離子膜中間的陰、陽(yáng)離子互換樹(shù)脂不斷地進(jìn)行了再生。由于EDI不斷的進(jìn)行互換一一再生，使得水的純度越來(lái)越高，所以，最終產(chǎn)生了高純度的超純水。三股獨(dú)立水流ElectropureEDI模塊將進(jìn)水流提成了三股獨(dú)立的水流:產(chǎn)水水流（最高水回收率達(dá)99%）濃水水流（通常5~10%，可以循環(huán)回流到RO進(jìn)水）極水水流（1%，陽(yáng)極和陰極的水排放）離子選擇性膜陰離子選擇性膜可以透過(guò)陰離子而不能透過(guò)陽(yáng)離子陽(yáng)離子選擇性膜可以透過(guò)陽(yáng)離子而不能滲透過(guò)陰離子樹(shù)脂離子互換技術(shù)ElectropureEDI從水中去除不想要的離子是通過(guò)在淡水室中將它們吸附在離子互換樹(shù)脂上，然后將這些離子輸送到濃水室中。在模塊的淡水室中，陰離子互換樹(shù)脂釋放出氫氧根離子（OH-）與溶解鹽中的陰離子（如：Cl-）互換。同樣，陽(yáng)離子互換樹(shù)脂釋放出氫離子（H+）與溶解鹽中的陽(yáng)離子（如：Na+）互換。離子遷移通過(guò)放置在組件兩個(gè)末端的陽(yáng)極（+）和陰極（-）建立一個(gè)直流（DC）電場(chǎng)。直流電場(chǎng)牽引或排斥這些吸附的離子，驅(qū)動(dòng)這些被吸附的離子沿著樹(shù)脂球的表面移動(dòng)，然后穿過(guò)薄膜進(jìn)入到濃水室。水電解和樹(shù)脂再生在淡水室中的離子互換樹(shù)脂還會(huì)發(fā)生一個(gè)重要現(xiàn)象，在電壓梯度高的特定區(qū)域，通過(guò)水的電化學(xué)“分解”可以產(chǎn)生大量的H+和OH-離子。這些區(qū)域中產(chǎn)生的H+和OH-離子在混合離子互換樹(shù)脂中可以使樹(shù)脂和膜連續(xù)不斷得到再生，并且不需要添加化學(xué)試劑。電化學(xué)反映產(chǎn)氣憤體陽(yáng)極處的氧化反映產(chǎn)生O2、Cl2陰極處的還原反映產(chǎn)生H2ElectropureEDI各種離子去除特性在EDI除鹽過(guò)程中用相同的效率并不能去除所有的離子。這個(gè)事實(shí)會(huì)影響產(chǎn)品水的質(zhì)量和純度。1）一方面去除簡(jiǎn)樸離子離子以電荷最大、質(zhì)量最小和樹(shù)脂對(duì)其吸附能力最大的去除效率最高。這些典型的離子涉及：H+、OH-、Na+、Cl-、Ca2+和SO42-（和一些相似的離子）。在EDI模塊的第一個(gè)區(qū)域，相較其它離子，這些離子優(yōu)先被去除。這些離子的數(shù)量直接影響到其它離子的去除。當(dāng)H+和OH-離子變得平衡后，pH值接近7.0。EDI模塊的第一個(gè)區(qū)域被稱(chēng)為“工作床”。2）另一方面去除中檔強(qiáng)度離子和極化離子（例如，CO）2CO2是最常見(jiàn)的EDI進(jìn)水組成。CO2有著復(fù)雜的化學(xué)發(fā)應(yīng)，依據(jù)其H+離子本地區(qū)域的濃度，被認(rèn)為是可以適度的離子化：co2+H,O=H2CO3=f++HCO3-=21++CO32-當(dāng)pH值在這個(gè)部分接近7.0左右時(shí),大部分CO2以重碳酸鹽（hco3-）形式存在。重碳酸鹽被陰離子樹(shù)脂薄弱地吸附，如此仍然不能與“簡(jiǎn)樸”離子（例如Cl-、和SO）相抗衡。在EDI模塊的第二個(gè)區(qū)域，CO2（涉及它所有的形式）相較于強(qiáng)度更加薄弱的離子優(yōu)先被去除。EDI進(jìn)水中CO2和HCO3-的數(shù)量強(qiáng)烈影響EDI產(chǎn)品水最終的電阻率以及二氧化硅和硼的去除效率。3）最后去除強(qiáng)度薄弱的離子（例如:溶解的二氧化硅和硼）對(duì)于類(lèi)似二氧化硅分子物質(zhì)的離子化能力相稱(chēng)薄弱，并且難吸附在離子互換樹(shù)脂上，使用任何反電離過(guò)程都很難將之去除。假如已經(jīng)去除了所有的“簡(jiǎn)樸”離子，并且去除了所有co2，EDI模塊就能集中去除電離能力薄弱的物質(zhì)種類(lèi)。在模塊第三個(gè)區(qū)域的停留時(shí)間非常重要。停留時(shí)間越長(zhǎng)，去除效率就越高。第三個(gè)區(qū)域較長(zhǎng)的停留時(shí)間，需要RO產(chǎn)品水的電導(dǎo)率達(dá)成最?。ㄈコ罅俊昂?jiǎn)樸”離子），同時(shí)使RO產(chǎn)水中co2的數(shù)量最少化。并且需要使EDI進(jìn)水的pH值在7.0~7.5的最佳范圍，減少h+離子負(fù)荷和發(fā)明co2轉(zhuǎn)變成離子態(tài)的條件°EDI模塊的第二個(gè)區(qū)域和第三個(gè)區(qū)域被成為“拋光床”。EDI進(jìn)水中不同的離子種類(lèi)，以及它們的濃度，將直接影響著EDI的工作性能和效率。三、EDI優(yōu)勢(shì)EDI技術(shù)優(yōu)勢(shì)1）EDI不需要酸堿化學(xué)試劑再生；2）不需要設(shè)計(jì)酸堿廢水解決系統(tǒng)；3）廠(chǎng)房?jī)?nèi)沒(méi)有酸堿腐蝕；4）工廠(chǎng)工作環(huán)境優(yōu)異；5）系統(tǒng)設(shè)備故障點(diǎn)少；6）系統(tǒng)自動(dòng)化限度高；7）系統(tǒng)操作維護(hù)簡(jiǎn)樸；8）EDI再生時(shí)不需要關(guān)閉設(shè)備；9）產(chǎn)品水水質(zhì)穩(wěn)定一致；10）沒(méi)有防腐費(fèi)及排污費(fèi)等其它綜合費(fèi)用；11）系統(tǒng)綜合運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低；12）主體設(shè)備和輔助設(shè)備系統(tǒng)的整體占地面積小;13）輔助設(shè)備和電控單元的投資很??；14）土建和廠(chǎng)房的投資小；15）沒(méi)有嚴(yán)重的人身安全問(wèn)題；16）所需能源少；17）EDI是高科技和節(jié)能環(huán)保技術(shù)；18）EDI是二級(jí)除鹽技術(shù)的革命性技術(shù)?；齑擦觿?shì)1）需要設(shè)計(jì)酸堿系統(tǒng)對(duì)離子互換樹(shù)脂進(jìn)行再生；2）需要設(shè)計(jì)酸堿廢水的收集、解決、排放等輔助系統(tǒng)；3）廠(chǎng)房?jī)?nèi)容易產(chǎn)生嚴(yán)重的酸堿腐蝕；4）工廠(chǎng)工作環(huán)境惡劣；5）系統(tǒng)設(shè)備故障點(diǎn)多；6）系統(tǒng)自動(dòng)化限度比較復(fù)雜；7）系統(tǒng)操作維護(hù)困難；8）再生時(shí)需要關(guān)閉設(shè)備；9）每年酸堿消耗量大；10）每年系統(tǒng)防腐費(fèi)用、樹(shù)脂添加及排污費(fèi)等綜合費(fèi)用巨大；11）系統(tǒng)綜合運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高；12）主體設(shè)備和輔助設(shè)備系統(tǒng)的整體占地面積大；13）輔助設(shè)備和電控單元的投資很大；14）土建和廠(chǎng)房的投資大；15）容易產(chǎn)生嚴(yán)重的人身安全問(wèn)題；16）產(chǎn)生酸堿廢水不符合環(huán)保規(guī)定。四、EDI應(yīng)用領(lǐng)域EDI技術(shù)重要替代傳統(tǒng)的混合離子互換器（簡(jiǎn)稱(chēng)：混床）來(lái)生產(chǎn)高純水，環(huán)保特性好，生產(chǎn)過(guò)程中不需要外加化學(xué)試劑對(duì)EDI再生，可以連續(xù)、穩(wěn)定、大流量的工作，操作使用簡(jiǎn)便，愈來(lái)愈多地被人們所認(rèn)可和應(yīng)用，其重要應(yīng)用領(lǐng)域：電力：鍋爐補(bǔ)給水解決系統(tǒng)石油/化工：鍋爐補(bǔ)給水解決系統(tǒng)、化工工藝過(guò)程冶金：鍋爐補(bǔ)給水解決系統(tǒng)、或其它用途造紙：鍋爐補(bǔ)給水解決系統(tǒng)電子/半導(dǎo)體：半導(dǎo)體、太陽(yáng)能、多晶硅、LED、電極箔等醫(yī)藥：純化水系統(tǒng)汽車(chē)：油漆工藝等用水點(diǎn)玻璃及特種行業(yè)：超純水用途五、EDI術(shù)語(yǔ)陰離子：一種帶有一個(gè)或多個(gè)負(fù)電荷（如Cl-、OH-、SO42-）的離子（帶電原子或原子團(tuán)）。陽(yáng)極：一種帶正電的電極，吸引陰離子。陽(yáng)極電解液：陽(yáng)極附近具有陰離子和收集氣體的水溶液。陰極：一種帶負(fù)電的電極，吸引陽(yáng)離子，通常由不銹鋼制作。陰極電解液：陰極附近具有陽(yáng)離子和收集氣體的水溶液。陽(yáng)離子：一種帶有一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)電荷（如Na+、NH+和Ca2+）的離子（帶電原子或原子團(tuán)）。4濃水流：流經(jīng)濃水室并收集離子的水流。電導(dǎo)率：水傳導(dǎo)電流能力的一個(gè)電學(xué)測(cè)量參數(shù)，其值隨水中離子的濃度和水溫的變化而變化。單位是門(mén)S/cm,一般是指25。。直流（DC）電流：電流不改變狀態(tài)，在EDI系統(tǒng)中與移動(dòng)的離子數(shù)量成比例，涉及水裂解的離子。直流（DC）電壓：電壓不改變極性。電去除離子只有在這種形式的能量下才干發(fā)生。在直流電壓中會(huì)有一些交流的電壓成份存在。電極：傳導(dǎo)電場(chǎng)的金屬板（陽(yáng)極和陰極），并且促進(jìn)電化學(xué)反映發(fā)生，電極通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與外部電源相連。電解液：電極附近的離子溶液。Electropure單元將兩種電解液匯成一股，在通過(guò)“電解液出”導(dǎo)出端將它們輸送到模塊之外。進(jìn)水：垂直進(jìn)入EDI模塊的水。它將供應(yīng)給淡水室、濃水室和極水室。這種水的水源就是反滲透的產(chǎn)品水。GPM（gpm）:加侖每分鐘。水流量的一個(gè)測(cè)量參數(shù)。l.Ogpm相稱(chēng)于227升/小時(shí)，4.4gpm相稱(chēng)于1.0m3/hr。離子互換膜：具有離子互換基團(tuán)，對(duì)陰離子或陽(yáng)離子具有選擇性作用的薄膜，且不允許水通過(guò)。離子互換樹(shù)脂：具有離子互換基團(tuán)，對(duì)陰離子或陽(yáng)離子具有吸附作用的樹(shù)脂球。兆歐：（MQ.cm）電學(xué)測(cè)量參數(shù)的單位，用于計(jì)量從去離子系統(tǒng)中出來(lái)的水的純度。它是一個(gè)電阻參數(shù)。不含雜質(zhì)的超純水在25C時(shí)可以達(dá)成18.24兆歐.厘米（MQ?cm）。pH值：氫離子（H+）濃度的一個(gè)測(cè)量參數(shù)。pH值用對(duì)數(shù)從0到14來(lái)表述。pH值為0或在0附近的是強(qiáng)酸性，pH值為7為中性，pH值為14或在14附近是強(qiáng)堿性。分解：水在電流的作用之下分解成H+和OH-,這種情況發(fā)生在淡水室中離子相應(yīng)較少而電壓較強(qiáng)的情況下。它導(dǎo)致水的分解以傳導(dǎo)電流。一般情況下電流靠溶解鹽中的離子傳導(dǎo)。pH值的波動(dòng)一般跟分解作用有關(guān)。水的極化分解作用可以使離子互換樹(shù)脂再生。ppb：十億分之一，或Mg/lo用于衡量水中離子的數(shù)量，如：超純水中的硅含量。ppm:百萬(wàn)分之一，或mg/lo用于標(biāo)記水中總?cè)芙夤腆w數(shù)目（TDS）的參數(shù)單位。這個(gè)參數(shù)單位一般用于描述進(jìn)入EDI模塊的水流的純度。在低電導(dǎo)率時(shí)，1ppm近似等于2ms/cmo成品（淡水）水流：流經(jīng)純化室或淡水室的水流。這股水流就是去離子水。電阻率：描述水阻擋電流的能力的測(cè)量參數(shù)。離子濃度減少，電阻率就增長(zhǎng)；離子濃度增長(zhǎng)，電阻率就減少。這個(gè)參數(shù)與用EDI實(shí)現(xiàn)的去離子水平有關(guān)。不含雜質(zhì)的超純水在25。可以達(dá)成18.24MQ.cm。鹽：由金屬或帶正電的根原子團(tuán)完全或部分取代酸中的氫離子之后形成的一種化合物。鹽類(lèi)舉例：酸金屬或帶正電的根原