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制备高纯水用EDI电去离子工艺进展阐述

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  电去离子(EDI)是一种将电渗析与离子交换有机地结合在一起的膜分离脱盐工艺,属高科技绿色环保技术。EDI净水设备具有连续出水、无需酸碱再生和无人值守等优点,已在制备纯水的系统中逐步代替混床作为精处理设备使用。这种先进技术的环保特性好,操作使用简便,愈来愈多地被人们所认可,也愈来愈多广泛地在医药、电子、电力、化工等行业得到推广,至今,国际上已有3千多套EDI装置在运行,总容量已超过3万m3/h。
  一、薄室EDI装置
  1996年以前,几乎所有的工业用EDI装置都采用板框式结构,类似于普通的电渗析器,只是在普通的电渗析器中的淡水室内填充有混床离子交换树脂,所以EDI装置又称填充床电渗析器。根据Ganzi的试验研究,在相应的操作条件下,EDI装置淡水室的膜间距以1.0mm和2.3mm为较好,所以,大多数工业用EDI装置淡水室的膜间距都选在2.5mm左右,并以此膜间距作为薄室EDI装置的标志。
  1996年起,美国公司从向模块化发展、增加可靠性和耐用性以及降低费用三方面,逐步推出厚室EDI装置。使膜堆结构更紧凑更坚固,也给系统设计提供更大的灵活性,这是采用如下措施的综合结果:
  1、采用强度高的隔板材料,用工程塑料如聚砜代替聚乙烯;
  2、隔板和膜之间用O形环密封,保证无泄漏;
  3、浓水室填充导电树脂,无需浓水循环系统,无需加盐,无极水排放。
  三、进水水质要求
  高纯净水制备器用EDI装置进水水质要求是指EDI装置作为反渗透的后续精处理时进水水质的要求。如果能达到这些要求,制造厂商保证:经EDI装置处理的出水其电阻率能达到16MΩ.cm以上。EDI装置的进水水质要求是各EDI制造厂商自己制定的,各厂商制定的进水水质要求各有不同,但差别不大。
  1、硬度
  大多数EDI装置仅允许进水硬度为1mg/L(以CaCO3计)。这个数值较低的原因是由于EDI装置中离子交换膜和树脂表面处的浓度极化导致水的电离,水的电离所产生的OH-离子在合适的条件下就会与硬度离子Ca2+,Mg2+生成沉淀,从而会阻塞膜和树脂表面的离子孔道,使后续EDI过程无法进行。在工程实践中,如发现RO出水的硬度已超过EDI装置所容许的数值,可从下述两种措施中选择一种:一种是再增加一级RO装置,两级RO装置的出水硬度通常低于EDI装置所容许的数值,另一种办法是在RO与EDI 之间增设较小的软化器。
  另外,对采用阻垢剂预处理的RO系统来说,在重新启动RO系统投入运行时,要将起始积存在系统和管道的积水排掉,因为这部分积水的硬度往往远高于EDI装置所容许的硬度,RO装置起始的积水不排放而冲入EDI装置,就会损坏EDI装置。
  2、二氧化碳
  人们初次使用EDI装置时,往往会忽视水中二氧化碳对EDI工艺过程的干扰,认为RO膜能除去水中大部分离子,也想当然地推测能除去CO2,其实不然。RO膜可除去水中大部分离子,包括HCO3-离子在内,但不能除去任何气态形式的物质如游离CO2。穿过RO膜的游离CO2,在进入EDI装置后,与水电离产生的OH-离子相结合,形成HCO3-离子,在电场的作用下,所形成的HCO3-离子被迁移至浓水室而除去。EDI装置除去CO2的能力远不如除去强电解质NaCl那么有效,水中游离CO2过量,会严重干扰EDI过程的进行。一般认为,EDI装置进水中CO2含量应在10 mg/L以下。如果水中CO2含量超过此值,最常用的方法是采用膜法或通风法脱气,也可加碱增大RO装置之前水的pH值,使CO2转变为能用RO膜除去的HCO3-离子。
  3、氧化剂
  水中常有氧化剂存在,这类氧化剂能不可逆地破坏EDI装置中的离子交换树脂和离子交换膜,氧化反应会破坏树脂中的交联键,也使功能交换点降解。这导致EDI装置清除弱电解质的性能变差和树脂发生物理破坏,从而使填充树脂室的压降增大或流量减少。应将水中氧化剂的含量除至进入EDI装置之前本质上达不可检测到的水平。在制备纯水的工程实践中,常用粒状活性炭或注入还原剂如亚硫酸钠等来脱氯。
  4、温度
  温度对EDI装置的性能可能有重要影响。随着给水温度降低,反应动力学和扩散速率变得缓慢,而EDI膜堆的电阻增大,又使所需电压增大,也许还使其性能变差。因此,为保证EDI装置能正常工作,一般都规定了最低温度。同时,也规定了EDI装置的最高工作温度,这通常由制造流水室所用材料决定的,通常为45℃。有的制造商还开发可承受85℃高温的EDI装置,这种产品常用于热水消毒使用,如将它们用于发电厂凝结水的精处理,也应是大有作为的。
  5、总有机碳
  通常,进入EDI装置的给水中TOC应小于0.5mg/L,这一规范是根据多年的运行经验得出的。一般情况下,进入EDI装置的给水都已经预处理和反渗透处理,其TOC都小于0.5mg/L,但应注意到,如果从反渗透装置流出的水,先进入中间水箱贮存,再用水泵吸入送至EDI装置,那么必须采取措施,预防从反渗透装置至EDI装置流程中有机物的滋生,有机物的滋生又会使TOC值重新升高。www.shui-chang.cn/jszl


1楼2013-08-28 11:17回复