电去离子(edi)技术和其在高纯水生产中应用

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1、电去离子(EDI)技术和其在高纯水生产中应用　　【摘要】EDI技术是近些年新兴的一项高纯水制备技术，它将ED（电渗析）和IE（离子交换）两种技术有机融为一体，不但有效地克服了ED技术因发生极化无法完成深度脱盐的缺陷，同时又借助ED极化使水电离产生H+离子和OH-离子，由此实现了树脂的自动电再生，从而弥补了混床无法维持连续生产、再生时耗酸碱量大以及废液排放超标的缺陷。基于此点，本文就电去离子（EDI）技术及其在高纯水生产中的应用进行浅谈。【关键词】电去离子技术；高纯水；生产效率1电去离子（EDI）技术的基本原理6EDI技术的基本工作原理包括离子交换、离子在直流电

2、场作用下的选择性迁移以及树脂电再生三个方面。具体而言，当EDI进水的盐浓度非常低时，就会使树脂相的导电能力高出溶液相2～3个数量级。因而基本上所有离子的迁移都是借助树脂相来完成的，换言之，在溶液相当中发生的迁移几乎可以忽略不计。通常情况下，水中的离子会先通过交换作用吸附到树脂颗粒上，随后在电场的作用下并借助树脂颗粒构成离子传输通道，从而迁移至离子交换膜表面，最后透过交换膜进入到浓水室当中。在树脂和离子交换膜与水相接触的界面扩散层中的极化会使水解离为H+和OH-，其中仅有一小部分会参与负载电流，而绝大部分则会作用于树脂的再生，进而使离子交换、选择性迁移和树脂电再

3、生这三个过程同时发生并互相促进，最终实现连续的去离子过程。简单来讲，可以将EDI看做是能够连续获得再生的混床离子交换柱，这样便能够高效不断地生产出高纯水，EDI技术的应用进一步提升了高纯水的生产效率。2EDI在高纯水生产中的具体应用研究2.1EDI在高纯水生产的工艺分析为了确保EDI去离子的过程保持连续不间断，使得EDI堆膜对进水水质有着非常严格的要求。换言之，单独使用EDI技术无法达到理想中的效果，所以在应用EDI进行高纯水生产时，一般都需要与其它的水处理技术联合应用，如RO、UF等等，这样便可以形成较为合理的高纯水生产工艺流程，如图1所示。（1）UF属于整

4、个生产工艺流程中的前处理工序，它的作用是能够有效拦截进水中的各类杂质，如胶体、微粒以及细菌等等，从而使远水的污染指数降至3以下，借此来提高RO进料水的整体水质，并减轻RO膜的污染程度，有利于延长RO膜的使用年限。6（2）活性炭主要负责吸附自来水当中的有机物和氯，并将氯降至0.1mg/L以下，从而达到保护RO膜及EDI堆膜的目的；软化的作用是去除RO进料水当中的Ca2+和Mg2+等离子，进而降低水质的硬度，避免RO膜面出现结垢的现象，也能起到保护RO膜和EDI膜的作用。（3）在整个工艺中，RO作为初级脱盐，其能够有效地去除可溶性盐类以及分子量大于200的有机物，

5、从而能够制取电导率小于20μs/cm的初级纯水。经过RO处理之后的水便成为低含盐量的水，这样的水作为EDI的进水能够减轻EDI负担，有助于淡室解离，进而产生出足够的H+和OH-，对填充的树脂进行再生，以此来使其中部分树脂处于一种交换再生的平衡状态。（4）EDI将RO水中剩余的离子全部去除后，便实现了深度脱盐，这样便可以使产出的水达到高纯水的程度。2.2关键技术EDI进行高纯水生产中的关键技术主要包括EDI堆膜的结构设计，尤其是淡室隔板的设计、填充材料的选择与处理、堆膜进水条件的控制以及操作参数优化等等。6（1）淡室隔板设计。在该环节上，美国的密理博公司最先取得

6、了研究进展，从而使EDI技术进一步获得完善，其在高纯水生产中的应用也获得大范围推广。由该公司设计出来的淡室隔板，可以有效地避免树脂在进出口位置处发生堵塞以及加厚隔板引起膜塌陷等问题，有利于促进水流均匀分布。该公司还研制开发了一项将离子交换膜与隔板粘结构成有机整体的技术，该技术的应用进一步防止了装置内漏窜水的情况发生。（2）填充材料选择与处理。通常情况下，EDI淡室隔板中使用的填充材料都是离子交换树脂，因为树脂的颗粒比较细小并且还非常分散，给装填过程增加了一定的难度，为了解决这一问题，有关专家经过大量试验后发现，可以采用粘合的方法将树脂颗粒粘合到一起，再将之挤压

7、成型，然后填充到隔板当中。该方法的的应用使填充过程变得更加简单、易行。（3）堆膜进水条件。由于进水条件直接关系到EDI堆膜的使用寿命，所以在实际生产中，必须对此加以严格控制。条件允许的前提下，应尽可能使用进口膜堆。（4）操作参数。EDI堆膜的操作参数具体包括以下内容：电压电流、浓淡水比例、处理水量以及进水温度等等。以往对这些参数的确定很多都是凭借经验，常常会出现一定的误差，经过大量研究分析后，总结出了以下运行参数，可供参考之用。膜对电压为4.5～10V、淡室水流速为1.2～1.4cm/s、进水温度为5-35摄氏度。2.3EDI技术的优点6（1）可以使水质快速达

8、到稳定效果。当混床再生完成后，一般都需