与离子交换不同,EDI不会因树脂或化学再生而关闭。因此,EDI稳定了水质。同时,它还最大限度地减少了设备投资和运营成本。
EDI通常与反渗透和其他净水设备结合使用,以去除水中的离子。EDI组件可以连续产生电阻率高达12MΩcm的超纯水。EDI可以连续或间歇运行。2. EDI和传统离子交换(DI)与EDI相比的优势:●EDI不需要化学再生●EDI再生不需要停机●提供稳定的水质●低能耗●低运行成本电脱盐工艺EDI技术结合了两种成熟的净水技术电渗析和离子交换。通过这样的技术更新,可以在低能量条件下去除溶解的盐类,而无需化学再生,并可以生产高质量的淡化水。
EDI脱盐是使离子在电压的作用下从淡水流到相邻的淡水溪流中,EDI不同于电渗析,它用树脂填充淡水腔室,树脂的存在可以大大提高离子的迁移速度,在这里,树脂充当离子的导体而不是离子交换源,其工作状态是连续稳定的。
EDI技术概述电脱盐离子交换树脂填充在阴阳离子交换膜之间,形成EDI单元,阴离子和阳极电极布置在单元的两侧,在直流电的作用下,离子进一步从其给水(通常是反渗透纯水)中去除。离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相似,特定的离子可以迁移。阴离子交换膜只允许阴离子通过,不允许阳离子通过;而阳离子膜只允许阳离子通过,不允许阴离子通过。
在EDI模块中,一定数量的EDI单元列在一起,使阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列,每个EDI单元之间用网孔隔开,形成浓缩水室,EDI单元的中间为淡水室。
在给定的直流电流的驱动下,给水被淡水室水中的离子通过离子交换膜进入浓缩水室,成为淡化水;离子被浓缩水带出系统,成为浓缩水。EDI模块将给水分成三个独立的水流:纯水(最大利用率为99%)浓缩水(5-10%,可用于RO给水)极地水(1%,放电)极地水首先通过阳极,流入阴极水。电解产生的氯气、氧气和氢气可以排除在电极区域之外。EDI工艺细节一般情况下,城市水源中存在钠、钙、镁、氯化物、硝酸盐、碳酸氢盐、二氧化硅等溶解性物质。
这种化合物由带负电荷的阴离子和带正电荷的阳离子组成,通过反渗透(RO)处理,可以去除98%以上的离子,此外,原水还可能包括其他微量元素、溶解气体(如CO2)和一些弱电解质(如硼、二氧化硅),这些杂质在工业淡化水中也必须去除。
RO纯水(EDI给水)的一般电阻率范围为0.05-0MΩcm,即电导率范围为20-4 S/cm,根据应用的不同,去离子水的电阻率一般在12 MΩcm的范围内。
EDI脱盐工艺。水中的离子与离子交换树脂中的氢氧化物离子或氢离子交换,然后这些离子迁移到浓缩水中。
这是EDI脱盐过程,上述交换反应发生在组分的淡水室中,在淡水室中,阴离子交换树脂交换水中的氢氧化物离子(OH-)(如氯化物中的CL)。
相反,交换树脂中氢离子(H+)的阳离子交换与水中的阳离子(如Na+钠)交换,交换的离子在直流电作用下沿树脂球表面迁移,通过离子交换膜进入浓水室,带负电荷的阴离子(如OH-、CL-)被吸引到阳极(+)上。
这些离子穿过阴离子交换膜,进入相邻的浓缩水室,但相邻的阳离子膜不允许它们通过,这些离子在浓缩水中被阻挡。淡水流中的阳离子(如Na+、H+)被阴极吸引,通过阳离子交换膜进入相邻的浓缩水,但相邻的阴离子交换膜不允许它们通过,这些离子在浓缩水中被阻挡。在浓缩水中,来自两个方向的离子保持电中性。
同时,电流量与离子迁移量成正比,电流量由两部分组成,一部分来自被去除的离子的迁移,另一部分来自水本身的迁移,以H+和OH离子的形式电离,随着水流过淡水室和浓缩水室,离子逐渐从淡水室进入相邻的浓缩水室,由浓缩水进行EDI组分。
在较高电压层的作用下,水的电解产生大量的H+和OH-。这些原位H+和OH-产生离子交换树脂的连续再生。因此,EDI组件中的离子交换树脂不需要化学再生。
因此,EDI部件中的离子交换树脂不需要化学再生,EDI给水的预处理是EDI实现其最佳性能和减少设备故障的首要条件。
给水中的污染物会对脱盐组件产生负面影响,增加维护,降低膜组件的寿命。EDI组件中的离子交换树脂可分为两部分,一部分称为工作树脂,另一部分称为抛光树脂,两者之间的边界称为工作前沿。
工作树脂主要起主导作用,而抛光树脂则不断交换,不断再生,工作树脂承担着去除大部分离子的任务,而抛光树脂承担着去除弱电解质等难离子的任务,对于浓缩水,工作树脂区的电导率与RO纯水相当,相对较低,而在抛光区,其电导率呈指数级增长;对于纯水,工作树脂区的电导率与RO纯水相当,由于树脂的conductivity-increasing作用,电导率较高;而在抛光区,其电导率呈指数级下降。
因此,在工作树脂区,大部分电压施加在浓缩水上,纯水室的电压层不高,而在抛光区,部分电压施加在淡水区,电压层较高,有利于弱电解质的解离和去除,同时,这里水的电离过滤器也较高,树脂处于较高的活化状态,污染物对淡化效果的影响对EDI影响较大的污染物包括硬度(钙。
镁)、有机物、固体悬浮物、价金属离子(铁)、氧化剂(氯、臭氧)和二氧化碳(CO2)。氯和臭氧氧化离子交换树脂和离子交换膜,导致EDI组件功能减弱。
氧化副产物会污染离子交换树脂和膜,降低离子迁移速率。
此外,氧化导致树脂破裂,增加通过组件的压力损失。铁和其他变价金属离子可以催化树脂的氧化,永久降低树脂和薄膜的性能。硬度会导致反渗透和EDI装置中的结垢。
结垢一般发生在浓缩水室膜表面,这里的pH值较高,此时浓缩水进出口压差增大,电流流量减小,EDI元件设计避免结垢。
然而,最小化进水的硬度会延长清除周期。悬浮液和胶体会导致薄膜和树脂的污染和堵塞,树脂间隙的堵塞导致EDI模块的压力损失增加。
药剂被吸引到树脂和薄膜的表面,导致其被污染,使被污染的薄膜和树脂迁移离子的效率降低,薄膜堆的阻力会增加。二氧化碳有两个作用,首先,CO32和CA2+、MG2+形成碳酸盐结垢,这种结垢的形成与给水的离子浓度和PH值有关。