EDI技术在水处理中应用

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1、EDI技术在水处理中的应用摘要：EDI是一种清洁高效的新型分离技术，可连续深度去除并回收废水中的离子态物质。目前各国学者专家对EDI技术在废水重金属回收、高纯水制备和脱盐等方面展开了广泛而深入的研究。综述了目前EDI在废水处理中的研究应用现状，并介绍了在工程实践中EDI技术存在的技术难题和常用的解决方法。关键词：EDI重金属高纯水电去离子净水技术是一种将电渗析和离子交换相结合的水处理新工艺，其英文名称为electrodeionization，缩写成EDI。它具有不用使用酸碱药剂再生，没有二次污染，自动化程度高，降低劳

2、动强度，适用范围广，可用于各行各业的水处理，运行成本低，稳定性好，易于普及推广等优点。50年代起，美国Walters等[1]曾首先论述过电去离子过程，并用它来进行放射性废水的浓缩处理，但以后它在水处理脱盐领域应用的进展不大。30多年后，Millipore公司才推出以商品名为IonpureTMCDI的第一台电去离子净水器；同时又研制出电去离子原理工作的ELIX组件，将它作为Milli-RXTM分析级纯水器配件一起投放国际市场。1990年，Ionpure公司又制造出改进组件[2]。近年来，加拿大E-Cell公司还推出ED

3、I产品组件E-CellTM，并组合成最大产水量达450m3/h的整套装置。目前国际EDI在重金属回收、氨氮回收、水质脱盐软化和纯水制备方面得到了广泛的应用。1.EDI技术的基本原理EDI技术是指将传统的电渗析工艺和离子交换技术结合起来的水处理工艺。图1为EDI工艺的示意图。采用一般的电渗析脱盐处理来制取超纯水的进程中，当淡水室溶液中电解质离子的浓度极低时，电渗析过程就难以再进行下去。当电解质浓度过低时，溶液电阻升高，耗电量增加，效率下降，以至实际上无法用一般的电渗析脱盐来制得高质量的纯水。而EDI是将电渗析和离子交换

4、这两者有机的结合在了一起。如图1所示，在电渗析器中的淡水室填装了阴、阳混合离子交换剂(颗粒、纤维或编织物)[3]，将电渗析和离子交换置于一种容器中，两者内在地联合成一体.由于纯水中离子交换剂的导电能力比一般所接触的水要高2～3个数量级，由于交换剂颗粒不断发生交换作用与再生作用而构成了“离子通道”，结果使淡水室体系(溶液、交换剂和膜)的电导率大大增加，从而减弱了电渗析器的极化现象，提高了电渗析器的极限电流，达到高度淡化。此外，当淡水室内填装离子交换剂时，淡水室中的液流速度比普通电渗析器中的大得多，而且交换剂起着搅拌作用

5、，促进离子扩散，改善了水力学状态，从而也导致淡水室体系电导率的增大，极限电流密度也相应地提高.填充床电渗析器在运行电流超过极限电流时，膜和树脂附近的界面层发生极化，它使水离解，产生OH-和H+，这些离子，除一部分被迁移至浓水室外,大部分将使淡水室中的阴阳离子交换剂再生，保持其交换能力。同时，交换剂的水解作用会使其本身得到部分电化学再生。这样，电渗析与离子交换两者有机错综地结合在一起,所发生的反应及过程，共同构成了整个电去离子过程。即利用离子交换能深度脱盐来克服电渗析过程因发生极化而脱盐不彻底；又利用电渗析极化而发生水

6、电离产生H+和OH-离子实现树脂自再生来克服树脂失效后通常要用化学药剂再生的缺陷。从而，使电去离子过程达到一种比较完美的境界。1.EDI在回收废水中重金属的应用重金属废水是指含有铬铜镍锌等重金属离子的工业废水。机械加工业、矿山冶炼业及部分化工企业在生产过程中会产生重金属废水。该种废水经各种初步处理后重金属离子的浓度<100mg/L，但这种低浓度重金属废水若直接排放也会对环境和人体造成巨大的危害[4]。近年来，国内外的一些专家学者采用电去离子技术（EDI）处理低浓度重金属废水，取得了良好的进展。用于回收重金属废水的ED

7、I的特点是在废水净化室上部填充阳树脂，用它截留住重金属离子并将其迁移至浓水室而获得含重金属离子的浓水，在废水净化室下部分层填充阴、阳树脂，用它截留住残留钠盐而将其迁移到浓水室，从而获得纯水同时回收利用浓水和纯水。在这种过程中不会有重金属氢氧化物生成，避免了膜的堵塞。管山等[5]进行了EDI用于含铜废水的研究，他们在研究中使用了浓水部分循环的一级两段6个膜对的两级EDI膜堆，膜堆的有效面积为135cm2，淡水室填充有阴阳混合大孔树脂，试验用水中Cu2+质量浓度为50mg/L。在一定的操作条件下经该膜堆处理后，膜堆淡水室

8、产品水的电阻率可达.2~5.6MΩ·cm，所含铜浓度低于仪器的检测下限，去除率>99.99%。H.Lu等[6]也报导了用EDI工艺回收镀镍废水的研究，试验表明当进料Ni2+质量浓度为55mg/L时，镍的去除率可达99%以上，淡水室出水中的Ni2+质量浓度<0.05%，其电阻率稳定在2.02~2.59MΩ·cm。浓水中Ni2+的质量浓度高达126