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反渗透+EDI高纯水系统

发布时间:2019-09-16 18:20人气:

EDI技术的出现改变了制备高纯水只能采用混床的局面。一般混床工作时需要周期性的再生且再生过程中使用大量的化学药品(酸碱)和纯水,并造成一定的环境问题;而膜、树脂和电化学原理相结合的EDI技术确因为其水质稳定、容易实现全自动控制、不会因再生而停机、不需化学再生、运行费用低、厂房面积小、无污水排放等优点而被广泛使用。

相对于混床来EDI系统的进水要求要求高些一般要求进水电导率在40μS/cm2以下,最好为二级反渗透出水,现阶段也有很多采用一级反渗透作为EDI预处理的成功应用案例。总体来说该方法与混床相比优势明显但在一次性投资上还是有些劣势。

采用反渗透预处理+EDI制作超纯水,其电导率一般可达到17MΩ.CM以上,工业上广泛应用于电厂锅炉、军工、医药、电子、机械等工业领域。   

1、反渗透简介   

反渗透是渗透的一种反向迁移运动,是一种在压力驱动下借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质(实际水处理中指水中的杂质、有机物、盐类钙、镁、氯离子等)与溶剂(实际水处理中指水)分开的分离方法。   

脱盐率:RO(反渗透)系统的脱盐率一般在97%以上,反渗透膜的脱盐率最高可达99.8%。   

通过反渗透膜的处理,水中的无机盐类、细菌、病毒、糖类、氨基酸、COD、BOD等杂质被去除,从而达到纯化和浓缩的目的。   

2、EDI简介   

EDI(Electro-de-ionization,continuouselectro-de-ionzation)又被称为CDI和连续电除盐。该技术是二十世纪八十年代以来逐渐兴起的新技术。经过十几年的发展EDI在欧美等国己普遍使用,且占据了相当部分的超纯水市场。在国内此项技术的应用在起步阶段,有蓬勃发展的态势。我公司引进进口膜元组装制造的EDI系统在国内多家公司的成功应用,为EDI系统的推扩打下了基础。   

EDI装置将离子交换树脂充夹在阴/阳离子交换膜之间形成EDI单元。 EDI组件中将一定数量的EDI单元间用网状物隔开,形成浓水室。又在单元组两端设置阴/阳电极。在直流电的推动下,通过淡水室水流中的阴阳离子分别穿过阴阳离子交换膜进入到浓水室而被淡水中去除。而通过浓水室的水将离子带出系统,成为浓水。   

EDI设备一般以反渗透(RO)纯水作为EDI给水。RO纯水电阻率一般是40-2μS/cm(25℃)。EDI纯水电阻率可以高达17MΩ.cm(25℃),但是根据去离子水用途,EDI纯水适用于制备电阻率要求在1-17MΩ.cm(25℃)的纯水。   

EDI技术被制药工业、微电子工业、发电工业和实验室所普遍接受。在表面清洗、表面涂装、电解工业和化工工业的应用也日趋广泛。   

(一)EDI的给水处理   

给水预处理对于EDI及其重要,组件的寿命、性能及维修量都取决于给水中的杂质含量,如果给EDI提供较好的预处理水,组件的清洗率将会降低。EDI浓水一部分循环(当给水硬度低、电导率时,可以不循环),另外一部分可以返回到反渗透给水中,也可以回收作为他用或直接排至下水道。   

(二)EDI的组件结构   

1、淡水室:将离子交换树脂填充在阴、阳离子交换膜之间形成淡水单元。   

2、浓水室:用网状物将每个EDI单元隔开,形成浓水室。   

3、极水室。   

4、绝缘板和压紧板。   

5、电源及水路连接。   

可以将EDI并联运行,可取得更大流量。   

(三)EDI过程   

一般城市水源中存在钠、钙、镁、氯化物、硝酸盐、碳酸氢盐等溶解物。这些化合物由带负电荷的阴离子和带正电荷的阳离子组成。通过反渗透预处理,99%以上的离子可以被除去。另外,原水中也可能包括其他微量元素、溶解的气体(例如CO2)和一些弱电解质(例如硼,二氧化硅)这些杂质在工业除盐水中必须被除掉。但是反渗透过程对于这些杂质的清除效果较差。   

离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近,可以使特定的离子迁移。阴离子交换膜只允许阴离子通过,不允许阳离子通过;而阳离子交换膜正好相反。在一对阴阳离子交换膜之间充填混合离子交换树脂就形成一个EDI单元。阴阳离子交换膜之间由混合离子交换树脂占据的空间被称为淡水室。将一定数量的EDI单元罗列在一起,使阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列,并使用网状物将每个EDI单元隔开形成浓水室。在给定的直流电压的推动下,在淡水室中,离子交换树脂中的阴阳离子分别在电场作用下向正负极迁移,并透过阴阳离子交换树脂进入浓水室,同时,给水中的离子被离子交换树脂吸附而占据由离子电迁移而流下的空位。事实上离子的迁移和吸附是同时并连续发生的。通过这样的过程,给水中的离子穿过离子交换膜进入到浓水室被去除而成为除盐水。   

带负电荷的阴离子(例如0H—、Cl—)被正极(+)吸引而通过阴离子交换膜,进入到临近的浓水室中。此后这些离子在继续向正极迁移中遇到临近的阳离子交换膜,而阳离子交换膜不允许其通过,这些离子即被阻隔在浓水中,在浓水中,透过阴阳膜的离子维持电中性。   

双级反渗透+EDI高纯水系统主机   

EDI组件电流量和离子迁移量成正比。电流量由两部分组成,一部分源于被除去离子的迁移,另一部分源于水本身电离产生的H+和0H-,这些就地产生的H+和0H-对离子交换树脂进行连续再生。   

EDI组件中的离子交换树脂可以分为两部分,一部分称作工作树脂,另一部分称作抛光树脂,二者的界限称为工作前沿。工作树脂主要起导电作用,而抛光树脂在不断交换和被连续再生。工作树脂承担着除去大部分离子的任务,而抛光树脂则承担着去除象弱电解质等较难清除的离子的任务。   

(四)EDI的电源   

所使用的直流电源应在运行电压范围内调节,并可以提供再生需要的电压。直流电源的功率应满足EDI最大电流(6A)的要求。直流电源的纹波率不能超过30%。过高的纹波率会使EDI组件在瞬间承受高于表观有效电流/电压,造成对组件的破坏。当多个EDI组件共用一个直流电源时,每个EDI电压/电流应实现独立可调。配有电压表和电流表。同时,应当配备限流装置。为保护EDI组件,当流经EDI组件的水流量低于某一点时,应关闭电源。   

(五)EDI所用仪表   

1、压力表:测定EDI纯水、浓水、极水给水压力和出水压力。   

2、流量计:测量纯水出水、浓水入水、极水入水及浓水补水的流量。   

3、电导率仪:测量EDI给水和浓水入水电导率。   

4、电阻率仪:测量EDI纯水电阻率。   

5、流量开关:如果流入EDI组件的纯水、浓水、极水流量过低,流量开关会促使系统关闭。   

纯水的保存和给水   

经过EDI处理后的水即可为成品水,进入纯水箱保存,为保证水质,一般采用氮封的办法,即从纯水箱顶部充入氮气。给水后,液位电磁阀与PLC配合,当纯水箱的水位低于最低水位时,PLC启动制水程序,整个系统开始制水,直到纯水箱水位达到最高水位,系统停止制水,如此循环往复,始终保持纯水箱里有一定的水位。

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