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EDI水處理設備全方位解讀

文章出處:迪奧水處理廠家責任編輯:迪奧水處理作者:水處理設備君

EDI水處理設備的應用領域

超纯水经常用于微电子工业、半导体工业、发电工业、制药久草在观看和实验室。 EDI纯水也可以作为制药蒸馏水、食物和饮料久草在观看用水、化工厂工艺用水,以及其它超纯水应用领域。

EDI水處理設備的组件结构

淡水室→→將離子交換樹脂填充在陰、陽離子交換膜之間形成淡水單元;

濃水室→→用網狀物將每個EDI單元隔開,形成濃水室;

極水室;

絕緣板和壓緊板;

電源及水路連接。

EDI水處理設備给水水质的要求

給水:二級反滲透或軟化+單級反滲透産水。

TEA(总可交换阴离子,以CaCO? 计): <25ppm

pH :6.0~9.0

温度: 5-35°C

進水壓力:<4bar(60psi)。

濃水和極水的入口壓力一般低于久草在观看水的入口壓力0.3-0.5kg/cm2

出水壓力:濃水和極水的出口壓力一般低于久草在观看水的出口壓力0.5-0.7kg/cm2

硬度(以CaCO?计):<1.0 PPm。有机物(TOC):<0.5 ppm

氧化剂:Cl?<0.05 ppm,O?<0.02 ppm

变价金属:Fe<0.01 ppm,Mn<0.01 ppm

H?S :<0.01 ppm

二氧化硅 :<0.5 ppm

SDI 15min:<1.0

色度: <5 APHA

电导率: <40μS/cm

EDI(Electrodeionization)又称连续电除盐技术,它科学地将电渗析技术和离子交换技术融为一体,通过阳、阴离子膜对阳、阴离子的选择透过作用以及离子交换树脂对水中离子的交换作用,在电场的作用下实现水中离子的定向迁移,从而达到水的深度净化除盐,并通过水电解产生的氢离子和氢氧根离子对装填树脂进行连续再生,因此EDI制水过程不需酸、碱化学药品再生即可连续制取高品质超纯水,它具有技术先进、结构紧凑、操作简便的优点,可广泛应用于电力、电子、医药、化工、食品和实验室领域,是水處理技術的绿色革命。 出水水质具有最佳的稳定度。

一、EDI水處理設備系统简介

EDI(Electrodeionization)是一種將離子交換技術、離子交換膜技術和離子電遷移技術相結合的純水制造技術。它巧妙的將電滲析和離子交換技術相結合,利用兩端電極高壓使水中帶電離子移動,並配合離子交換樹脂及選擇性樹脂膜以加速離子移動去除,從而達到水純化的目的。EDI系統是一種純水制造系統。

在EDI除鹽過程中,離子在電場作用下通過離子交換膜被清除。同時,水分子在電場作用下産生氫離子和氫氧根離子,這些離子對離子交換樹脂進行連續再生,以使離子交換樹脂保持最佳狀態。

EDI超純水設備超純水制造曆史進程第一階段:

預處理過濾器——>陽床——>陰床——>混合床

第二階段:

預處理過濾器——>反滲透——>混合床

目前阶段:预处理过滤器——>反渗透——>EDI(无需酸碱)  

近几十年以来,混床离子交换技术(D)一直作为超纯水制备的标准工艺。由于其需要周期性的再生且再生过程中消耗大量的化学药品(酸碱)和工业纯水,并造成一定的环境问题,因此需要开发无酸碱超纯水系统。正因为传统的离子交换已经越来越无法满足现代工业和环保的需求,于是将膜、树脂和电化学原理相结合的EDI技术成为水處理技術的一场革命。其离子交换树脂的的再生使用的是电能,而不再需要酸碱,因而更满足于当今世界的环保要求。

二、EDI水處理設備工作原理

电去离子(EDI)系统主要是在直流电场的作用下,通过隔板的水中电介质离子发生定向移动,利用交换膜对离子的选择透过作用来对水质进行提纯的一种科学的水處理技術。电渗析器的一对电极之间,通常由阴膜,阳膜和隔板(甲、乙)多组交替排列,构成浓室和淡室(即阳离子可透过阳膜,阴离子可透过阴膜)。淡室水中阳离子向负极迁移透过阳膜,被浓室中的阴膜截留;水中阴离子向正极方向迁移阴膜,被浓室中的阳膜截留,这样通过淡室的水中离子数逐渐减少,成为淡水,而浓室的水中,由于浓室的阴阳离子不断涌进,电介质离子浓度不断升高,而成为浓水,从而达到淡化、提纯、浓缩或精制的目的。

三、EDI水處理設備发展历史

受成本、环境和质量因素的影响, 超纯水的久草在观看工艺在最近的几十年内经历了很多变化。一个趋势特别明显,即减少对离子交换(IX)的依赖程度,其目的在于将化学药品使用减少到最低,并提高水的利用率。

反渗透(RO)技术能将水中95%-98%的离子去除,从而大大减少了酸碱的用量,但还不能完全不使用化学药品。为了制备超纯水,通常采用反渗透+混床工艺。混床离子交换技术一直作为超纯水制备的标准工艺。由于其需要周期性的再生,在再生过程中使用相应的化学药品(酸碱),已无法满足现代工业清洁久草在观看和环保的需要。于是将电渗析技术和离子交换技术有机结合形成的EDI技术成为水處理技術的一场革命。

四、EDI水處理設備环保价值

EDI技術的最大特點是用電場和離子膜取代離子交換樹脂的化學再生,使RO-EDI純水系統在設備結構、使用操作、運行費用等方面與RO2混床相比具有明顯優勢;並克服了再生樹脂所産生的廢水排放問題。

1、EDI與RO配套使用,可調節電流以改變出水質量,用標准模塊組合改變出水量。十多年的商業應用表明,該系統在100磅/平方英寸(7kg/cm2)壓力下運行穩定,出水電阻率可達到16M8·cm以上,含Si量在20ppb以下,水質可靠,能滿足目前最嚴格的工業用水質量要求,出水量可高達2000加侖/分(450立方米/小時)。

2、EDI不用再生樹脂,免除了樹脂化學再生配套設施(如酸堿貯罐、泵和管道)使純水系統設備結構簡化,投資節省,操作簡化,運行費用降低。

3、技術經濟比較還表明,EDI比混床系統更能適應進水中TDS變化而不影響出水質量,而且對制水成本影響很小。

4、EDI環境效益顯著,表現在二個方面:

A、克服了樹脂化學再生造成的廢水汙染;

B、EDI排放的濃水可直接回到RO之前再利用,這樣EDI單元可以做到沒有廢水排放。

五、EDI水處理設備系统特点

自從1986年EDI膜堆技術工業化以來,全世界已安裝了數千套EDI系統,猶其在制藥、半導體、電力和表面清洗等工業中得到了大力的發展,同時在廢水處理、飲料及微生物等領域也得到廣泛使用。

EDI設備是應用在反滲透系統之後,取代傳統的混床離子交換技術(MB-DI)生産穩定的超純水。EDI技術與混合離子交換技術相比有如下優點:

1、水質穩定

2、容易實現全自動控制

3、不會因再生而停機

4、不需化學再生

5、運行費用低

6、廠房面積小

7、无污水排放 EDI工作原理:

EDI模块将离子交换树脂充夹在阴/阳离子交换膜之间形成EDI单元。EDI工作原理如图所示。 EDI模块中将一定数量的EDI单元间用格板隔开,形成浓水室和淡水室。又在单元组两端设置阴/阳电极。在直流电的推动下,通过淡水室水流中的阴阳离子分别穿过阴阳离子交换膜进入到浓水室而在淡水室中去除。而通过浓水室的水将离子带出系统,成为浓水. EDI设备一般以二级反渗透(RO)纯水作为EDI给水。RO纯水电阻率一般是40-2μS/cm(25℃)。EDI纯水电阻率可以高达18 MΩ.cm(25℃),但是根据去离子水用途和系统配置设置,EDI超纯水适用于制备电阻率要求在1-18.2MΩ.cm(25℃)的。

六、EDI水處理設備系统运行

1、 影响运行因素

A、EDI進水電導率的影響。

在相同的操作電流下,隨著原水電導率的增加EDI對弱電解質的去除率減小,出水的電導率也增加。如果原水電導率低則離子的含量也低,而低濃度離子使得在淡室中樹脂和膜的表面上形成的電動勢梯度也大,導致水的解離程度增強,極限電流增大,産生的H+和OH-的數量較多,使填充在淡室中的陰、陽離子交換樹脂的再生效果良好。

B、工作電壓-電流的影響。

工作電流增大,産水水質不斷變好。但如果在增至最高點後再增加電流,由于水電離産生的H+和OH-離子量過多,除用于再生樹脂外,大量富余離子充當載流離子導電,同時由于大量載流離子移動過程中發生積累和堵塞,甚至發生反擴散,結果使産水水質下降。

C、濁度、汙染指數(SDI)的影響。EDI組件産水通道內填充有離子交換樹脂,過高的濁度、汙染指數會使通道堵塞,造成系統壓差上升,産水量下降。

D、硬度的影響。如果EDI中進水的殘存硬度太高,會導致濃縮水通道的膜表面結垢,濃水流量下降,産水電阻率下降;影響産水水質,嚴重時會堵塞組件濃水和極水流道,導致組件因內部發熱而毀壞。

E、TOC(總有機碳)的影響。進水中如果有機物含量過高,會造成樹脂和選擇透過性膜的有機汙染,導致系統運行電壓上升,産水水質下降。同時也容易在濃縮水通道形成有機膠體,堵塞通道。

F、進水中CO2的影響。進水中CO2生成的HCO3-是弱電解質,容易穿透離子交換樹脂層而造成産水水質下降。

G、总阴离子含量(TEA)的影响。高的TEA将会降低EDI产水电阻率,或需要提高EDI运行电流,而过高的运行电流会导致系统电流增大,极水余氯浓度增大,对极膜寿命不利。 另外,进水温度、pH值、SiO2以及氧化物亦对EDI系统运行有影响。

2、進水水質控制

A、進水電導率的控制。嚴格控制前處理過程中的電導率,使EDI進水電導率小于40μS/cm,可以保證出水電導率合格以及弱電解質的去除。

B、工作電壓-電流的控制。系統工作時應選擇適當的工作電壓-電流。同時由于EDI淨水設備的电压-电流曲线上存在一个极限电压-电流点的位置,与进水水质、膜及树脂的性能和膜对结构等因素有关。为使一定量的水电离产生足够量H+和OH-离子来再生一定量的离子交换树脂,选定的EDI淨水設備的电压-电流工作点必须大于极限电压-电流点。

C、進水CO2的控制。可在RO前加堿調節pH,最大限度地去除CO2,也可用脫氣塔和脫氣膜去除CO2。

D、進水硬度的控制。可結合除CO2,對RO進水進行軟化、加堿;進水含鹽量高時,可結合除鹽增加一級RO或納濾。

E、TOC的控制。結合其他指標要求,增加一級RO來滿足要求。

F、濁度、汙染指數的控制。濁度、汙染指數是RO系統進水控制的主要指標之一,合格的RO出水一般都能滿足EDI的進水要求。

G、Fe的控制。運行中控制EDI進水的Fe低于0.01mg/L。如果樹脂已經發生了“中毒”,可以用酸溶液作複蘇處理,效果比較好。

H、EDI系統進水水質要求

綜合以上各方面的分析,對于EDI進水的水質要求如表所示,可以保證其出水指標達到電子久草在观看半導體制造需要的高純水的要求。

七、EDI水處理設備应用前景

由于EDI上述優點,EDI技術和久草在观看發展很快。其應用不僅在制藥、造紙、化工、發電等工業部門,而且還應用于其他領域。事實上,EDI已在國際上形成穩定市場,並在不斷拓展。隨著環境意識的加強和環保要求的提高,與需要化學再生而産生大量廢水汙染的傳統混床相比,EDI技術將倍受青睐。

我国还没有大规模应用EDI技术,与UF和RO等膜技术研究相比,EDI技术研究滞后。而国内水處理技術市场很大,并且发展很迅猛。因此,研究开发和应用EDI技术十分必要。

八、EDI水處理設備应用领域

1、半導體及電子久草在观看-超純水

2、生物及制藥久草在观看-純化水 

3、發電廠-鍋爐補給水

4、表面塗裝

5、消費品及化妝品久草在观看

6、代替各類蒸餾水

7、其它對水的純度要求高的久草在观看

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