工業(yè)超純水系統(tǒng)中EDI技術(shù)詳解
作為現(xiàn)在水處理行業(yè)中新升起的新星EDI(電滲析)技術(shù),剛被研發(fā)出來(lái)就受到世界各國(guó)的廣泛使用,EDI電滲析技術(shù)在很大程度上節(jié)約了以往更換樹(shù)脂的費(fèi)用。在工業(yè)超純水系統(tǒng)中,老式超純水系統(tǒng)采用的就是混床工藝,主要就是為了去除水中的金屬離子降低水的電導(dǎo)率,但是好的樹(shù)脂并不能再生,往往都是一次性的。羅門(mén)哈斯核子級(jí)拋光樹(shù)脂就是一次性的樹(shù)脂,雖然功能上非常優(yōu)質(zhì),但是更換的成本太高,假若使用速度太快,這部分的費(fèi)用極其昂貴,而換成現(xiàn)代的EDI電滲析技術(shù)后,EDI并不需要進(jìn)行重生,而且能持續(xù)使用,效果甚至遠(yuǎn)甚于樹(shù)脂對(duì)金屬離子的去除效果,是現(xiàn)代超純水系統(tǒng)中使用最多的技術(shù)。
超純水制造歷史進(jìn)程:
第一階段:預(yù)處理過(guò)濾器——>陽(yáng)床——>陰床——>混合床
第二階段:預(yù)處理過(guò)濾器——>反滲透——>混合床
目前階段:預(yù)處理過(guò)濾器——>反滲透——>EDI(無(wú)需酸堿)
近幾十年以來(lái),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(guò)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(wèn)題,因此需要開(kāi)發(fā)無(wú)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(lái)越無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)和環(huán)保的需求,于是將膜、樹(shù)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(chǎng)革命。其離子交換樹(shù)脂的的再生使用的是電能,而不再需要酸堿,因而更滿(mǎn)足于當(dāng)今世界的環(huán)保要求。
自從1986年EDI膜堆技術(shù)工業(yè)化以來(lái),全世界已安裝了上百萬(wàn)的EDI系統(tǒng),尤其在制藥、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):
?、偎|(zhì)穩(wěn)定
②容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制
?、鄄粫?huì)因再生而停機(jī)
?、懿恍杌瘜W(xué)再生
?、葸\(yùn)行費(fèi)用低
⑥廠(chǎng)房面積小
?、邿o(wú)污水排放
EDI工作原理:
EDI模塊將離子交換樹(shù)脂充夾在陰/陽(yáng)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(kāi),形成濃水室和淡水室。又在單元組兩端設(shè)置陰/陽(yáng)電極。在直流電的推動(dòng)下,通過(guò)淡水室水流中的陰陽(yáng)離子分別穿過(guò)陰陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入到濃水室而在淡水室中去除。而通過(guò)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40-2 μS/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10-18.25 MΩ.cm(25℃)的純水。
EDI工作原理
EDI技術(shù)被制藥工業(yè)、微電子工業(yè)、發(fā)電工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室所普遍接受。在表面清洗、表面涂裝、電解工業(yè)和化工工業(yè)的應(yīng)用也日趨廣泛。
有關(guān)超純水技術(shù)的知識(shí) EDI(Electro deionization)是一種具有革命性意義的水處理技術(shù),它巧妙地將電滲析技術(shù)和離子交換 技術(shù)相融合,無(wú)需酸堿,而能連續(xù)制取高品質(zhì)純水。它具有技術(shù)先進(jìn)、操作簡(jiǎn)便、良好的 環(huán)保特性,代表著一種行業(yè)方向,能廣泛應(yīng)用于電力、醫(yī)藥、化工、電子等行業(yè)。它的出 現(xiàn)是水處理技術(shù)的一次革命性的進(jìn)步,標(biāo)志著水處理工業(yè)最終全面跨入綠色產(chǎn)業(yè)的行列。
超純水的整個(gè)工藝流程 是先經(jīng)過(guò)預(yù)處理,然后加藥殺毒,再經(jīng)過(guò)RO反滲透系統(tǒng),再使用EDI設(shè)備制取超純水。
由于超純水對(duì)水質(zhì)的BOD和TOC等 物質(zhì)的含量要求比較高,所以一般會(huì)采取二級(jí)反滲透,后面的工藝比較多的采取了EDI的技術(shù),在純水制備技術(shù)上EDI比較有優(yōu)勢(shì)。
EDI作為制取超純水的設(shè)備,作為反滲透設(shè)備后的二次除鹽設(shè)備,可以制取出高達(dá)10-18.2 MΩ.CM。EDI設(shè)備無(wú)需化學(xué)藥劑的再生,可以連續(xù)運(yùn)行。在具體的應(yīng)用中,僅調(diào)節(jié)EDI的運(yùn)行電流就可以改變其出水水質(zhì)。因此廣泛 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。也可以作為制藥蒸餾水、 食物和飲料生產(chǎn)用水、發(fā)電廠(chǎng)的鍋爐的補(bǔ)給水,以及其它應(yīng)用超純水。
連續(xù)電除鹽(EDI,Electro deionization或CDI, continuous electrode ionization),是利用混和離子交換樹(shù)脂吸附給水中的陰陽(yáng)離子, 同時(shí)這些被吸附的離子又在直流電壓的作用下,分別透過(guò)陰陽(yáng)離子交換膜而被除去的過(guò)程 。這一過(guò)程離子交換樹(shù)脂是電連續(xù)再生的,因此不需要使用酸和堿對(duì)之再生。這種新技術(shù) 可以替代傳統(tǒng)的離子交換裝置,生產(chǎn)出高達(dá)18 M-CM的超純水。又可以比較清晰地描述:EDI 是利用陰、陽(yáng)離子膜,采用對(duì)稱(chēng)堆放的形式,在陰、陽(yáng)離子膜中間夾著陰、陽(yáng)離子樹(shù)脂, 分別在直流電壓的作用下,進(jìn)行陰、陽(yáng)離子交換。而同時(shí)在電壓梯度的作用下,水會(huì)發(fā)生 電解產(chǎn)生大量H+和OH-,這些H+和OH-對(duì)離子膜中間的陰、陽(yáng)離子不斷地進(jìn)行了再生。由于 EDI不停進(jìn)行交換——再生,使得純水度越來(lái)越高,所以,輕而易舉的產(chǎn)生了高純度的超純水。
EDI技術(shù)是由電滲透和離子交換有機(jī)結(jié)合形成的 一種新型膜分離技術(shù)。借助離子交換樹(shù)脂的離子交換作用與陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)陰、陽(yáng)離 子的選擇性透過(guò)作用,在直流電場(chǎng)的作用下,實(shí)現(xiàn)離子定向遷移,從而完成水的深度除鹽 。由于離子交換、離子遷移及離子交換樹(shù)脂的電再生相伴發(fā)生,猶如一個(gè)邊工作邊再生的 混床離子交換樹(shù)脂柱,可以連續(xù)不斷地制取高質(zhì)量的純水、高純水,因而又稱(chēng)連續(xù)去離子 (continuous deionization,簡(jiǎn)稱(chēng)CDI)。
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