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EDI电除盐技术简介


电除盐(electrodeionization,简称EDI)技术,是一种新型的膜分离技术,它将电渗析与离子交换技术有机结合,既利用了电渗析可以连续电除盐和离子交换树脂可以深度除盐的优点,又克服了电渗析浓差极化的负面影响及离子交换树脂需要酸碱再生,不能连续工作的缺陷。为了更好的理解EDI的技术特性,下面先对离子交换和电渗析的工作原理作一简单介绍。

离子交换除盐过程:

离子交换是将水中的阴阳离子和离子交换树脂上的功能基团所进行的等电荷反应。它利用阴阳离子交换树脂上的活性基团对水中阴阳离子的不同选择性吸附特性,在水与交换树脂接触的过程中,阴离子交换树脂中的氢氧根离子(OH-)同溶解在水中的阴离子(如Cl-等)进行交换,阳离子交换树脂中的氢离子(H+)同溶解在水中的阳离子(如Na+等)进行交换,从而使溶解在水中的阴阳离子被去除,以达到纯化的目的。

离子交换树脂除盐的方法可有效去除水中的阴阳离子,得到纯度很高(电阴率可达18MΩ.cm)的超纯水。但受树脂交换容量的影响,产水水质会逐渐降低,当水质降低至不能满足使用要求时,就需要对树脂进行酸碱再生,(阳离子树脂用酸再生,阴离子树脂用碱再生)以恢复树脂的交换容量,或者更换新的交换树脂。由此可得出离子交换除盐的优缺点是:优点:可深度除盐得到纯度很高的超纯水。缺点是出水水质不稳定(周期性变化,需要定期更换耗材交换树脂),或酸碱再生,不能连续生产。

电渗析脱盐过程:

电渗析技术是利用多组交替排列的阴阳离子交换膜进行脱盐的过程。这种膜具有很高的离子选择滤过性,阳膜排斥水中阴离子而允许阳离子滤过,阴膜排斥水中阳离子而允许阴离子滤过。在外加直流电场的作用下,淡水室中的离子做定向迁移,阳离子穿过阳腊向负极方向运行,并被阴膜阻拦于浓水室中,然后随浓水排放掉。阴离子穿过阴膜而向正极方向运动,并被阳膜阻拦于浓水室中,然后随浓水排放掉。

电渗析的优缺点:电渗析的优点是可以连续除盐。缺点是脱盐率不如离子交换,并且容易产生浓差极化,并进一步对电渗析过程产生极为不利的影响,主要表现为:极化时淡化室附近的离子浓度比溶液的主体的浓度低得多,将引起很高的极化电位;浓差极化使水离解,产生的H+与OH-代替反离子传递部分电流,使电流效率降低。由于浓差极化将引起溶液电阻、膜电阻以及膜电位增加,使所需操作电压增加,电耗增大,在电压一定的条件下,则电流密度将下降,使水的脱盐率下降或产水量降低。此外,浓差极化引起溶液pH值的变化,将使离子膜受到腐蚀而影响其使用寿命。

EDI的脱盐过程:

EDI脱盐实际就是在电渗析的淡水室填装阴阳离子交换树脂。

EDI膜堆主要由交替排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜,浓水室和淡水室隔板以及正、负电极等组成,在淡水室内填充有一定比例混合的阴、阳(一般2比1)离子交换树脂层。其除盐机理具有电渗析的脱盐作用,又有树脂对离子的吸附作用,同时还有离子沿树脂的迁移作用,在这个过程中利用电渗析极化产生的H+和OH-及树脂本身的水解离作用对树脂进行了电化学再生,由此EDI内树脂不需酸碱再生。

由此可知,EDI连续电除盐技术既综合了离子交换除盐和电渗析脱盐的优点,又克服了二者的缺点,是离子交换和电渗析的优化组合,其技术特点如下:

1. 出水水质高,电阻率可达10 ~ 16 MΩ.cm。

2. 连续运行、产水水质稳定。

3. 不会因再生而停机。

4. 无再生污水,不须污水处理设备。

5. 减小车间建筑面积。

6. 减低运行及维护成本。

7. 以高产率生产超纯水(产率可高达95%)。

8. 无须用酸碱再生。

9. 节省反冲和清洗用水。

10. 安装简单、安装费用低廉。

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