EDI课件

2017年08月01日EDI设备简述EDI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，是水处理技术的绿色革命。出水水质具有最佳的稳定度。工作原理(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处理技术。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。EDI是带有特殊水槽的非反向电渗析（ED），这个水槽里的液流通道中填充了混床离子交换树脂。EDI主要用于把总固体溶解量（TDS）为1-20mg/L的水源制成8-17兆欧纯净水。通常水源是由反渗透（RO）产生。ED和EDI都是用直流电作为除盐的能源。如图所示，溶液中的离子被吸向带相反电荷的电极。用阴、阳离子选择膜把电极之间的空间隔成小室，这样可以把一半小室中的盐除去，而在另一半小室内浓缩。不断地给小室供水和抽水，就可以建立连续的除盐处理过程。EDI与传统的离子交换床相比所具有的优点EDI无需化学再生，无需酸碱储备、稀释和运输装置无再生污水及污水处理设施节省反冲和清洗用水，高产率生产超纯水EDI再生时不需要停机，提供稳定的水质，耗能低操作管理方便，劳动强度小安装简单，运行、维护费用低廉浓水可做软化水，提高了水的利用率EDI组件结构（淡水、浓水、极水室、极板、电源、连接水管）EDI除盐示意图安装示意图纯水出浓水出极水出浓水入极水入纯水入EDI淡水室工作过程描述在EDI淡水室发生的电化学过程：•离子的交换•离子在电场作用下定向迁移•水分解成OH-和H+离子•OH-和H+离子再生树脂EDI浓水室工作示意图浓水产生过程(-)负极(+)正极给水Cl-,Na+阳膜纯水给水Cl-Cl-OH-H+Na+Cl-,Na+Na+阴膜EDI浓水室工作过程描阳离子透过阳膜进入浓水室，由于膜的选择透过性，阳离子不能透过阴离子交换膜，而被阻留在浓水室阴离子透过阴膜进入浓水室，由于膜的选择透过性，阴离子不能透过阳离子交换膜，而被阻留在浓水室浓水侧的阳离子交换膜PH很低，浓水侧的阴离子交换膜PH很高。过高的PH极易产生结垢。EDI极水室化学过程Na+Na+H+H+负极2H2O+2e=2OH-+H2生成氢气PH高易结垢正极Cl_Cl_OH_OH_2H2O=4H++O2+4e-2Cl-=Cl2+2e-生成氧气生成氯气PH低EDI工作过程的主要作用•杂质离子在淡水室中通过离子交换除去•杂质离子及H+及OH-在电场作用下迁移至浓水室•杂质离子在浓水室得到收集•极水产生了氢气、氯气和氧气，需排放•大量电流通过，产生热量，需控制最低流量。EDI进水条件(1)进水电导率的控制。严格控制前处理过程中的电导率，使EDI进水电导率小于40μS/cm，可以保证出水电导率合格以及弱电解质的去除。(2)工作电压-电流的控制。系统工作时应选择适当的工作电压-电流。同时由于EDI净水设备的电压-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净水设备的电压-电流工作点必须大于极限电压-电流点。(3)进水CO2的控制。可在RO前加碱调节pH，最大限度地去除CO2，也可用脱气塔和脱气膜去除CO2。(4)进水硬度的控制。可结合除CO2，对RO进水进行软化、加碱;进水含盐量高时，可结合除盐增加一级RO或纳滤。(5)TOC的控制。结合其他指标要求，增加一级RO来满足要求。(6)浊度、污染指数的控制。浊度、污染指数是RO系统进水控制的主要指标之一，合格的RO出水一般都能满足EDI的进水要求。(7)Fe的控制。运行中控制EDI进水的Fe低于0.01mg/L。如果树脂已经发生了“中毒”，可以用酸溶液作复苏处理，效果比较好。[1](8)EDI系统进水水质要求综合以上各方面的分析，对于EDI进水的水质要求如表所示，可以保证其出水指标达到电子行业半导体制造需要的高纯水的要求。进水压力：最大为4bar（60psi）。出水压力：浓水和极水的出口压力必须低于产品水的出口压力。硬度（以CaCO3计）：进水硬度0.1ppm，回收率是95%；进水硬度0.1-0.5ppm，回收率是90%；进水硬度0.5-0.75ppm，回收率是80-85%；当入水硬度为0.75-1ppm时，需要得到厂家认可。有机物：最大为0.5ppmTOC，建议值为零。氧化剂：最大为0.05ppm(Cl2)，0.02ppm(O3)。变价金属：Fe最大为0.01ppm，Mn最大为0.01ppm。二氧化硅：小于0.5ppm。二氧化碳的总量：二氧化碳含量将明显影响产品水电阻率。如果CO2大于10ppm，EDI系统不能制备高纯度的产水；可以通过调节反渗透进水pH值或使用脱气装置来降低CO2量（采用真空泵系统进行抽气）。