电去离子edi技术深度除硬的实验研究

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1、第六届全国膜与膜过程学术报告会会议论文稿电去离子（EDI）技术深度除硬的实验研究*付林，王建友，苏玉龙（南开大学环境科学与工程学院，天津300071）摘要：以自制新型电去离子（EDI）膜堆，对含低浓度硬度离子溶液的深度除硬进行了研究。结果表2+明，仅在淡水室中填充单一阳树脂的EDI并不利于Ca的去除，而填充掺杂少量阴树脂的混床树脂-12+的EDI，在优化操作条件下，对硬度约12.5mg.L（以CaCO3计）的原水，软化产品水中Ca去除率可达99.8％以上，电阻率达3～4MΩ.cm。这表明，经特殊设计的EDI膜堆，在一定条件下完全可

2、以承受较高硬度的进水，实现高效稳定的除硬过程。这对当前主流的“反渗透/电去离子（RO/EDI）”膜集成技术的优化发展具有重要意义。关键词：电去离子（EDI）；深度软化；硬度；水解离电去离子技术（Electrodeionization），简称EDI，是20世纪80年代以来逐渐兴起的一种脱盐技术。它有机结合了电渗析和离子交换技术的优点，同时又克服了电渗析过程中的浓差极化和离子交换树脂需频繁化学再生的弊端，可代替传统的离子交换树脂床，生产高质量的去离子水，具有连续、稳定、无酸碱消耗等特点。目前，以EDI为核心的集成膜技术正日益发展成为纯

3、水生产技术的主流。-1然而，现有EDI技术对进水条件要求非常苛刻，如进水硬度不能超过1.0mg.L（以CaCO3计），甚-1至0.1mg.L。实际操作中，工艺条件若控制不当，则极易使膜堆受到难以恢复的损害。为尽量避免此类情况的发生，工业上往往采用两级反渗透（RO）进行预处理，使得整套设备处理投资居高不下；其次，许多现有EDI技术采用浓水加盐部分循环的设计，增加了系统运行复杂度。这些都在一定程度上限制了EDI的推广应用。事实上，EDI原理最初提出的目的是处理核设施产生的低水平放射性废水，即去除重金属离子[1]2+[2,3]。笔者课题

4、组曾对EDI去除低浓度含Ni废水进行研究并取得了相关进展。据此推断，对于水2+2+中低浓度硬度离子（Ca、Mg），只要设计出合适的膜堆构造，并对操作条件进行优化，利用一级EDI进行深度除硬，理论上是可行的。本文即采用全国产化材料，通过对浓淡水流道和淡水室隔板的改进设计，降低水流阻力，同时简化浓水工艺流程，研制出新型EDI膜堆；并以CaCl2配置模拟原水，考查了EDI对低浓度硬度离子的去除效果，从而在此基础上探讨在多数条件下仅使用一级RO作为EDI前处理的可行性。这对于提高超纯水系统生产效率、降低投资成本以及EDI的进一步推广应用都

5、具有重要意义。*基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）（2007AA06Z330）；天津市应用基础及前沿技术研究计划（06YFJMJC04800）；南开大学技术创新基金重大产业化计划（2006ZB0698）作者简介：付林（1981-），男，硕士生；*通讯联系人，王建友（1972-），男，副教授，博士后，研究生导师，主要从事膜分离与水处理技术研究，联系电话：022-66229536，wangjy72@nankai.edu.cn。1第六届全国膜与膜过程学术报告会会议论文稿1实验部分1.1实验材料与设备离子交换树脂：凝胶型001

6、×7阳树脂，凝胶型201×7阴树脂，盐型，天津和成科技有限公司；离子交换膜：低渗透EDI膜，浙江千秋环保水处理有限公司；CaCl2：分析纯，天津北方天医化学试剂厂；DX120离子色谱分析仪，戴安中国有限公司；ThermOrion686型pH计，美国奥立龙公司；HANNA电导率仪器，美国哈希公司；WYJ直流稳压电源，上海全力电器有限公司；系统运行过程中，主要参数均由仪器在线检测。1.2EDI膜堆设计图1膜堆构造示意图实验设计了两种膜堆结构，均为一级两段式，每段两个膜对，其基本构造如图1所示。隔板为PP材质，由模具注塑成型。其中，淡室

7、隔板为无回路暗道式结构，通过布/集水道之间的优化组合，降低水力损失，保证水流分布均匀性，同时有效避免树脂颗粒流失与堵塞；浓室隔板内粘两层惰性隔网。电极材质：阳极为钛镀钌，阴极为不锈钢。膜堆A淡室内填充单一阳树脂，膜堆B则填充掺杂少量阴树脂的混床树脂，阴阳树脂比例为1：4。1.3实验步骤-1原水采用RO出水添加适量CaCl2，使硬度达到12.5mg.L（以CaCO3计）左右，电导率约为-134.5µS/cm，pH为5.76。原水分为三股，分别进入膜堆淡室、浓室和极室，流量分别为Qd=26L.h，-1-12+Qc=6L.h，Qe=4L

8、.h，浓水极水均直排。在此条件下，分别考查两种膜堆对Ca的去除特征。2结果与讨论2.1电流—电压（I-V）曲线采取电压由低至高逐步调整，分别对膜堆A和B的I-V曲线进行了测定，结果如图2所示。膜堆A的I-V曲线大致分为三段，其中有两个明显转折点，对