EDI水处理技术的研究进展与展望

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1、2015年3月第3期城市道桥与防洪防洪排水103EDI水处理技术的研究进展与展望荣梅，刘红斌，王建友。(1．天津市市政工程设计研究院，天津市300457；2．军事医学科学院，天津市300161；3．南开大学，天津市30~71)摘要：介绍了EDI技术的基本原理，综述了EDI技术在纯水制备、处理低浓度重金属废水、化工产品分离等领域的应用现状，主要对膜堆结构、填充材料、床层结构的优化进行概述，分析了EDI运行过程的影响因素，提出了目前存在的问题并对未来EDI技术的发展进行展望。关键词：电去离子；水处理；脱盐中图分类号

2、：TU992．1文献标志码：A文章编号：1009—7716(2015)03—0103—03O前言电去离子(EDI)技术是将电渗析和离子交换有机结合的去离子工艺，在直流电场的作用下实现连续除盐和树脂的电再生，具有稳定、连续、无酸碱消耗的优点，因此成为一项新兴的高效无污染的绿色生产技术。自从1987年美国Millipore公司【雌出第一台商品化的EDI装置以来，EDI技术水平不断发展，尤其进入2O世纪以后，EDI装置的市场规模不断扩大，并逐渐成为超纯水制备和低浓度重浓水浓水金属离子废水处理的主流技术，在电子、电力、

3、医药、石油化工、汽车等众多工业及实验研究领域均图1EDI过程原理图有广泛的应用口l。象，实现树脂被连续电再生为H型和OH型，水解离在反离子缺乏的隔室中优先在两相(树脂相／树1基本原理脂相和树脂相／膜表面)的界面上发生，树脂的连EDI膜堆(见图1)是由交替排列的阴、阳离子续电再生模型使得装置可以用来去除碳酸、硅酸交换膜和浓淡室隔板组成，将混床离子交换树脂等弱电离的物质[41。填充在电渗析器的淡室中，进入淡室的离子首先2EDI的应用经过离子交换吸附到树脂颗粒的表面，然后在直流电场的作用下，沿着离子交换树脂颗粒构成的

4、2．1纯水和超纯水的制备通道分别到达阴阳离子交换膜的表面，借助离子传统的纯水制备方法主要有蒸馏和离子交交换膜对阴阳离子具有的选择透过性，使得阴、阳换。采用蒸馏的方法不仅能耗高，而且效率低，目离子通过离子交换膜而进入浓室得到富集，淡室前已很少被采用；早期的超纯水主要来自于发电、则流出的是脱除了离子的淡水，从而完成脱盐过化工、医药、造纸等行业，可采用离子交换的方法程。制备。该方法的缺点是需要酸碱药剂再生失效的通常情况下，在EDI膜堆中有两种截然不同离子交换树脂，再生过程要消耗大量的清洗水；并的传质机制【3]即“增强

5、传质”和“电再生”。在“增强且出水的总有机碳(TOC)含量较高『51。20世纪60传质”机制下，淡室中的树脂保持为盐型，这些树年代以后，膜技术在世界范围内兴起．微滤(MF)、脂颗粒作为离子在隔室中传递至离子交换膜表面超滤(UF)、反渗透(RO)、电渗析(ED)等先进的水的媒介；在“电再生”机制下，淡室中发生水解离现处理技术得到了长足发展。由于EDI有着高效的除盐功能，可以有效地收稿日期：2014—11-28替代传统的复床、混床，与反渗透系统的联合设作者简介：荣梅(1987一)，女，河北衡水人，工程师，从事给排水

6、设计工作。计，一方面可以达到设计模块化，具有较高的灵活104防洪排水城市道桥与防洪2015年3月第3期性；另一方面，可以免除化学药品的危险性、污染置运行4h后，NO和PO4的浓缩倍数分别为性；同时对SiO、CO：等弱电解质也有很高的去除4．8～6．8、2．7—4．0，出水离子浓度均低于0．1mg／L，率，因而ED1技术越来越受到重视。去除率大于97％；Ji—SukPark等fl2】采用倒极电渗目前，主要有美国、加拿大等的一些公司能够析(EDR)和倒极电去离子(EDIR)装置用来软化自提供大型化EDI装置，国外公

7、司EDI装置的产水来水，经研究发现此装置不仅可以防止结垢现象，而量从数吨／h到数百吨／h不等；近年来，加拿大且经过处理后原水硬度由24．8mg／L降低到4mg／L；E—Cell公司推出EDI产品组件E—celIrM，并将组件采用EDR、EDIR过程能耗分别为21．3Wh／L产品水，组合最大产水量可达450t／h[；产品水水质可以提15．1Wh／L产品水，相比之下EDIR过程用于软化自高到16MQ·cm以上，接近纯水电导率的理论值来水更加经济适用。l8．3Mn·cmf。3EDI装置的优化在国内，从上世纪70年代起

8、，核工业部原子能研究所、国家海洋局杭州水处理中心和742厂3．1EDI结构设计优化等一些单位曾做过填充床电渗析试验装置及相关通常生产的EDI膜堆主要有板框式和螺旋技术的研究，也取得一些科研成果，但是由于非技式。板框式是由电渗析装置的构造发展而来，板框术原因我国的填充床电渗析技术停滞了10多年；由两块夹紧板和拉紧螺栓与螺母紧固；板框内部可喜的是，近些年来国内研发EDI装置的单位逐为膜堆，