EDI水處理設(shè)備全方位解讀
時(shí)間：2018/6/12 13:58:32
EDI的應(yīng)用領(lǐng)域
超純水經(jīng)常用于微電子工業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)、發(fā)電工業(yè)、制藥行業(yè)和實(shí)驗(yàn)室。
EDI純水也可以作為制藥蒸餾水、食物和飲料生產(chǎn)用水、化工廠工藝用水，以及其它超純水應(yīng)用領(lǐng)域。
EDI的組件結(jié)構(gòu)
淡水室→→將離子交換樹脂填充在陰、陽離子交換膜之間形成淡水單元；
濃水室→→用網(wǎng)狀物將每個(gè)EDI單元隔開，形成濃水室；
極水室；
絕緣板和壓緊板；
電源及水路連接。
給水水質(zhì)的要求
給水：二級(jí)反滲透或軟化+單級(jí)反滲透產(chǎn)水。
TEA（總可交換陰離子，以CaCO? 計(jì)）： <25ppm
pH ：6.0～9.0
溫度： 5-35°C
進(jìn)水壓力：<4bar（60psi）。
濃水和極水的入口壓力一般低于產(chǎn)品水的入口壓力0.3-0.5kg/cm2
出水壓力：濃水和極水的出口壓力一般低于產(chǎn)品水的出口壓力0.5-0.7kg/cm2
硬度（以CaCO?計(jì)）：<1.0 PPm。有機(jī)物（TOC）：<0.5 ppm
氧化劑：Cl?<0.05 ppm，O?<0.02 ppm
變價(jià)金屬：Fe<0.01 ppm，Mn<0.01 ppm
H?S ：<0.01 ppm
二氧化硅 ：<0.5 ppm
SDI 15min：<1.0
色度: <5 APHA
電導(dǎo)率: <40μS/cm
EDI（Electrodeionization）又稱連續(xù)電除鹽技術(shù)，它科學(xué)地將電滲析技術(shù)和離子交換技術(shù)融為一體，通過陽、陰離子膜對陽、陰離子的選擇透過作用以及離子交換樹脂對水中離子的交換作用，在電場的作用下實(shí)現(xiàn)水中離子的定向遷移，從而達(dá)到水的深度凈化除鹽，并通過水電解產(chǎn)生的氫離子和氫氧根離子對裝填樹脂進(jìn)行連續(xù)再生，因此EDI制水過程不需酸、堿化學(xué)藥品再生即可連續(xù)制取高品質(zhì)超純水，它具有技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡便的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于電力、電子、醫(yī)藥、化工、食品和實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域，是水處理技術(shù)的綠色革命。 出水水質(zhì)具有最佳的穩(wěn)定度。
一、系統(tǒng)簡介
EDI（Electrodeionization）是一種將離子交換技術(shù)、離子交換膜技術(shù)和離子電遷移技術(shù)相結(jié)合的純水制造技術(shù)。它巧妙的將電滲析和離子交換技術(shù)相結(jié)合，利用兩端電極高壓使水中帶電離子移動(dòng)，并配合離子交換樹脂及選擇性樹脂膜以加速離子移動(dòng)去除，從而達(dá)到水純化的目的。EDI系統(tǒng)是一種純水制造系統(tǒng)。
在EDI除鹽過程中，離子在電場作用下通過離子交換膜被清除。同時(shí)，水分子在電場作用下產(chǎn)生氫離子和氫氧根離子，這些離子對離子交換樹脂進(jìn)行連續(xù)再生，以使離子交換樹脂保持最佳狀態(tài)。
EDI超純水設(shè)備超純水制造歷史進(jìn)程第一階段：
預(yù)處理過濾器——>陽床——>陰床——>混合床
第二階段：
預(yù)處理過濾器——>反滲透——>混合床
目前階段：預(yù)處理過濾器——>反滲透——>EDI（無需酸堿）
近幾十年以來，混床離子交換技術(shù)（D）一直作為超純水制備的標(biāo)準(zhǔn)工藝。由于其需要周期性的再生且再生過程中消耗大量的化學(xué)藥品（酸堿）和工業(yè)純水，并造成一定的環(huán)境問題，因此需要開發(fā)無酸堿超純水系統(tǒng)。正因?yàn)閭鹘y(tǒng)的離子交換已經(jīng)越來越無法滿足現(xiàn)代工業(yè)和環(huán)保的需求，于是將膜、樹脂和電化學(xué)原理相結(jié)合的EDI技術(shù)成為水處理技術(shù)的一場革命。其離子交換樹脂的的再生使用的是電能，而不再需要酸堿，因而更滿足于當(dāng)今世界的環(huán)保要求。
二、工作原理
電去離子(EDI)系統(tǒng)主要是在直流電場的作用下，通過隔板的水中電介質(zhì)離子發(fā)生定向移動(dòng)，利用交換膜對離子的選擇透過作用來對水質(zhì)進(jìn)行提純的一種科學(xué)的水處理技術(shù)。電滲析器的一對電極之間，通常由陰膜，陽膜和隔板(甲、乙)多組交替排列，構(gòu)成濃室和淡室(即陽離子可透過陽膜，陰離子可透過陰膜)。淡室水中陽離子向負(fù)極遷移透過陽膜，被濃室中的陰膜截留；水中陰離子向正極方向遷移陰膜，被濃室中的陽膜截留，這樣通過淡室的水中離子數(shù)逐漸減少，成為淡水，而濃室的水中，由于濃室的陰陽離子不斷涌進(jìn)，電介質(zhì)離子濃度不斷升高，而成為濃水，從而達(dá)到淡化、提純、濃縮或精制的目的。
三、發(fā)展歷史
受成本、環(huán)境和質(zhì)量因素的影響， 超純水的生產(chǎn)工藝在最近的幾十年內(nèi)經(jīng)歷了很多變化。一個(gè)趨勢特別明顯，即減少對離子交換(IX)的依賴程度，其目的在于將化學(xué)藥品使用減少到最低，并提高水的利用率。
反滲透(RO)技術(shù)能將水中95%-98%的離子去除，從而大大減少了酸堿的用量，但還不能完全不使用化學(xué)藥品。為了制備超純水，通常采用反滲透+混床工藝?；齑搽x子交換技術(shù)一直作為超純水制備的標(biāo)準(zhǔn)工藝。由于其需要周期性的再生，在再生過程中使用相應(yīng)的化學(xué)藥品(酸堿)，已無法滿足現(xiàn)代工業(yè)清潔生產(chǎn)和環(huán)保的需要。于是將電滲析技術(shù)和離子交換技術(shù)有機(jī)結(jié)合形成的EDI技術(shù)成為水處理技術(shù)的一場革命。
四、環(huán)保價(jià)值
EDI技術(shù)的最大特點(diǎn)是用電場和離子膜取代離子交換樹脂的化學(xué)再生，使RO-EDI純水系統(tǒng)在設(shè)備結(jié)構(gòu)、使用操作、運(yùn)行費(fèi)用等方面與RO2混床相比具有明顯優(yōu)勢；并克服了再生樹脂所產(chǎn)生的廢水排放問題。
1、EDI與RO配套使用,可調(diào)節(jié)電流以改變出水質(zhì)量，用標(biāo)準(zhǔn)模塊組合改變出水量。十多年的商業(yè)應(yīng)用表明，該系統(tǒng)在100磅/平方英寸(7kg/cm2)壓力下運(yùn)行穩(wěn)定，出水電阻率可達(dá)到16M8•cm以上，含Si量在20ppb以下，水質(zhì)可靠，能滿足目前最嚴(yán)格的工業(yè)用水質(zhì)量要求，出水量可高達(dá)2000加侖/分(450立方米/小時(shí))。
2、EDI不用再生樹脂，免除了樹脂化學(xué)再生配套設(shè)施（如酸堿貯罐、泵和管道）使純水系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡化，投資節(jié)省，操作簡化，運(yùn)行費(fèi)用降低。
3、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較還表明，EDI比混床系統(tǒng)更能適應(yīng)進(jìn)水中TDS變化而不影響出水質(zhì)量，而且對制水成本影響很小。
4、EDI環(huán)境效益顯著，表現(xiàn)在二個(gè)方面：
A、克服了樹脂化學(xué)再生造成的廢水污染；
B、EDI排放的濃水可直接回到RO之前再利用，這樣EDI單元可以做到?jīng)]有廢水排放。
五、系統(tǒng)特點(diǎn)
自從1986年EDI膜堆技術(shù)工業(yè)化以來，全世界已安裝了數(shù)千套EDI系統(tǒng)，猶其在制藥、半導(dǎo)體、電力和表面清洗等工業(yè)中得到了大力的發(fā)展，同時(shí)在廢水處理、飲料及微生物等領(lǐng)域也得到廣泛使用。
EDI設(shè)備是應(yīng)用在反滲透系統(tǒng)之后，取代傳統(tǒng)的混床離子交換技術(shù)（MB-DI）生產(chǎn)穩(wěn)定的超純水。EDI技術(shù)與混合離子交換技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)：
1、水質(zhì)穩(wěn)定
2、容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制
3、不會(huì)因再生而停機(jī)
4、不需化學(xué)再生
5、運(yùn)行費(fèi)用低
6、廠房面積小
7、無污水排放 EDI工作原理:
EDI模塊將離子交換樹脂充夾在陰/陽離子交換膜之間形成EDI單元。EDI工作原理如圖所示。 EDI模塊中將一定數(shù)量的EDI單元間用格板隔開，形成濃水室和淡水室。又在單元組兩端設(shè)置陰/陽電極。在直流電的推動(dòng)下，通過淡水室水流中的陰陽離子分別穿過陰陽離子交換膜進(jìn)入到濃水室而在淡水室中去除。而通過濃水室的水將離子帶出系統(tǒng)，成為濃水. EDI設(shè)備一般以二級(jí)反滲透（RO）純水作為EDI給水。RO純水電阻率一般是40-2μS/cm（25℃)。EDI純水電阻率可以高達(dá)18 MΩ.cm(25℃)，但是根據(jù)去離子水用途和系統(tǒng)配置設(shè)置，EDI超純水適用于制備電阻率要求在1-18.2MΩ.cm(25℃)的。
六、系統(tǒng)運(yùn)行
1、 影響運(yùn)行因素
A、EDI進(jìn)水電導(dǎo)率的影響。
在相同的操作電流下，隨著原水電導(dǎo)率的增加EDI對弱電解質(zhì)的去除率減小，出水的電導(dǎo)率也增加。如果原水電導(dǎo)率低則離子的含量也低，而低濃度離子使得在淡室中樹脂和膜的表面上形成的電動(dòng)勢梯度也大，導(dǎo)致水的解離程度增強(qiáng)，極限電流增大，產(chǎn)生的H+和OH-的數(shù)量較多，使填充在淡室中的陰、陽離子交換樹脂的再生效果良好。
B、工作電壓-電流的影響。
工作電流增大，產(chǎn)水水質(zhì)不斷變好。但如果在增至最高點(diǎn)后再增加電流，由于水電離產(chǎn)生的H+和OH-離子量過多，除用于再生樹脂外，大量富余離子充當(dāng)載流離子導(dǎo)電，同時(shí)由于大量載流離子移動(dòng)過程中發(fā)生積累和堵塞，甚至發(fā)生反擴(kuò)散，結(jié)果使產(chǎn)水水質(zhì)下降。
C、濁度、污染指數(shù)(SDI)的影響。EDI組件產(chǎn)水通道內(nèi)填充有離子交換樹脂，過高的濁度、污染指數(shù)會(huì)使通道堵塞，造成系統(tǒng)壓差上升，產(chǎn)水量下降。
D、硬度的影響。如果EDI中進(jìn)水的殘存硬度太高，會(huì)導(dǎo)致濃縮水通道的膜表面結(jié)垢，濃水流量下降，產(chǎn)水電阻率下降；影響產(chǎn)水水質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞組件濃水和極水流道，導(dǎo)致組件因內(nèi)部發(fā)熱而毀壞。
E、TOC(總有機(jī)碳)的影響。進(jìn)水中如果有機(jī)物含量過高，會(huì)造成樹脂和選擇透過性膜的有機(jī)污染，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行電壓上升，產(chǎn)水水質(zhì)下降。同時(shí)也容易在濃縮水通道形成有機(jī)膠體，堵塞通道。
F、進(jìn)水中CO2的影響。進(jìn)水中CO2生成的HCO3-是弱電解質(zhì)，容易穿透離子交換樹脂層而造成產(chǎn)水水質(zhì)下降。
G、總陰離子含量(TEA)的影響。高的TEA將會(huì)降低EDI產(chǎn)水電阻率，或需要提高EDI運(yùn)行電流，而過高的運(yùn)行電流會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電流增大，極水余氯濃度增大，對極膜壽命不利。
另外，進(jìn)水溫度、pH值、SiO2以及氧化物亦對EDI系統(tǒng)運(yùn)行有影響。
2、進(jìn)水水質(zhì)控制
A、進(jìn)水電導(dǎo)率的控制。嚴(yán)格控制前處理過程中的電導(dǎo)率，使EDI進(jìn)水電導(dǎo)率小于40μS/cm，可以保證出水電導(dǎo)率合格以及弱電解質(zhì)的去除。
B、工作電壓-電流的控制。系統(tǒng)工作時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ麟妷?電流。同時(shí)由于EDI凈水設(shè)備的電壓-電流曲線上存在一個(gè)極限電壓-電流點(diǎn)的位置，與進(jìn)水水質(zhì)、膜及樹脂的性能和膜對結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。為使一定量的水電離產(chǎn)生足夠量H+和OH-離子來再生一定量的離子交換樹脂，選定的EDI凈水設(shè)備的電壓-電流工作點(diǎn)必須大于極限電壓-電流點(diǎn)。
C、進(jìn)水CO2的控制。可在RO前加堿調(diào)節(jié)pH，最大限度地去除CO2，也可用脫氣塔和脫氣膜去除CO2。
D、進(jìn)水硬度的控制?？山Y(jié)合除CO2，對RO進(jìn)水進(jìn)行軟化、加堿;進(jìn)水含鹽量高時(shí)，可結(jié)合除鹽增加一級(jí)RO或納濾。
E、TOC的控制。結(jié)合其他指標(biāo)要求，增加一級(jí)RO來滿足要求。
F、濁度、污染指數(shù)的控制。濁度、污染指數(shù)是RO系統(tǒng)進(jìn)水控制的主要指標(biāo)之一，合格的RO出水一般都能滿足EDI的進(jìn)水要求。
G、Fe的控制。運(yùn)行中控制EDI進(jìn)水的Fe低于0.01mg/L。如果樹脂已經(jīng)發(fā)生了“中毒”，可以用酸溶液作復(fù)蘇處理，效果比較好。
H、EDI系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求
綜合以上各方面的分析，對于EDI進(jìn)水的水質(zhì)要求如表所示，可以保證其出水指標(biāo)達(dá)到電子行業(yè)半導(dǎo)體制造需要的高純水的要求。
七、應(yīng)用前景
由于EDI上述優(yōu)點(diǎn)，EDI技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展很快。其應(yīng)用不僅在制藥、造紙、化工、發(fā)電等工業(yè)部門，而且還應(yīng)用于其他領(lǐng)域。事實(shí)上，EDI已在國際上形成穩(wěn)定市場，并在不斷拓展。隨著環(huán)境意識(shí)的加強(qiáng)和環(huán)保要求的提高，與需要化學(xué)再生而產(chǎn)生大量廢水污染的傳統(tǒng)混床相比，EDI技術(shù)將倍受青睞。
我國還沒有大規(guī)模應(yīng)用EDI技術(shù)，與UF和RO等膜技術(shù)研究相比，EDI技術(shù)研究滯后。而國內(nèi)水處理技術(shù)市場很大，并且發(fā)展很迅猛。因此，研究開發(fā)和應(yīng)用EDI技術(shù)十分必要。
八、應(yīng)用領(lǐng)域
1、半導(dǎo)體及電子行業(yè)-超純水
2、生物及制藥行業(yè)-純化水
3、發(fā)電廠-鍋爐補(bǔ)給水
4、表面涂裝
5、消費(fèi)品及化妝品行業(yè)
6、代替各類蒸餾水
7、其它對水的純度要求高的行業(yè)
