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EDI技术-电去离子法

时间:2011-10-02 11:30来源:未知 作者:admin 点击:

一、EDI技术概况
  电去离子法(Electro deionization),简称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。它利用电渗析过程中的极化现象对离子交换填充床进行电化学再生,集中了电渗析和离子交换法的优点,克服了两者的弊端。 EDI技术结合了两种成熟的水处理技术-电渗析技术和离子交换技术,我国称此为填充床电渗析或电去离子技术。它主要替代传统的离子交换混床来生产高纯水,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。
连续电除盐(EDI,Electro deio nization或CDI,continuous electrode ionization),是利用混和离子交换树脂吸附给水中的阴阳离子,同时这些被吸附的离子又在直流电压的作用下,分别透过阴阳离子交换膜而被除去的过程。这一过程离子交换树脂是电连续再生的,因此不需要使用酸和碱对之再生。这种新技术可以替代传统的离子交换装置,生产出高达18.2MΩ .cm(25℃)的超纯水。EDI是利用阴、阳离子膜,采用对称堆放的形式,在阴、阳离子膜中间夹着阴、阳离子树脂,分别在直流电压的作用下,进行阴、阳离子交换。而同时在电压梯度的作用下,水会发生电解产生大量H+和OH-,这些H+和OH-对离子膜中间的阴、阳离子不断地进行了再生。由于EDI不停进行交换--再生,使得纯水度越来越高,所以,轻而易举的产生了高纯度的超纯水。
EDI(电除盐系统)工作原理

  高纯度水对许多工商业工程非常重要,比如:半导体制造业和制药业。以前这些工业用的纯净水是用离子交换获得的。然而,膜系统和膜处理过程作为预处理过程或离子交换系统的替代品越来越流行。如电除盐过程(EDI)之类的膜系统可以很干净地去除矿物质并可以连续工作。而且,膜处理过程在机械上比离子交换系统简单得多,并不需要酸、碱再生及废水中和。EDI处理过程是膜处理过程中增长最快的业务之一。EDI是带有特殊水槽的非反向电渗析(ED),这个水槽里的液流通道中填充了混床离子交换树脂。EDI主要用于把总固体溶解量(TDS)为1-20mg/L的水源制成8-17兆欧纯净水。

EDI系统装置关于进水的注意事项:
  进水必须符合反渗透直接透过水的水质,
  ·需要避免物理、化学和生物污染;
  ·物理污染PVC碎片、金属碎屑;污垢,尘土;焊渣;树脂颗粒等,
  ·化学污染、氧化剂,如氯气;多价阳离子,如铁、锰等;环氧树脂及玻璃钢容器制作过程中所用的硬化剂。
  ·污染物的来源:敞开式储罐,脱气塔;
  没有在EDI前配过滤器的软化器等。  
  EDI系统装置出水水质标准
  采用RO装置出水作为EDI给水,在一般情况下,EDI装置的出水水质其电阻率都能达到16 MΩ·cm,有的甚至接近18 MΩ·cm。采取一些特殊的措施,还可使EDI装置的出水电阻率接近于18.2 MΩ·cm的理论纯水标准。然而,对EDI装置出水电阻率指标的追求,应根据需要,要有经济观点,要从实际出发,不是愈高愈好。对于电子行业来说,用EDI装置直接获得18.2 MΩ·cm高纯水,可不必再在EDI装置后采用抛光混床处理,比较方便;对于发电行业,为用EDI装置处理锅炉补给水系统来说,只需获得5 MΩ·cm的纯水就可以了。从占EDI装置所处理的总水量的多少来看,像电子行业这种对水质要求高的用户,只占20% 左右;而对水质要求不高如发电行业作为锅炉补充水来说,要占60% 以上;对其它用户,它们对水质要求也不高,大致与发电行业相仿,也占20%。因此从满足大多数的80% 用户来考虑,只需EDI装置出水在5 MΩ·cm以上就可以了。
  目前,国产的EDI装置,可能由于制造技术和材料方面的原因,也可能由于用户对EDI技术不熟悉或其他方面的种种原因,运行中的EDI装置出水从15 MΩ·cm以上逐渐下降,直到出水不能满足用户要求,不能长期稳定在10 MΩ·cm,以上。针对国内离子交换膜的性能不如国外,对EDI工艺的掌握不如国外,以及对其他一些因素的考虑,提出新型结构的EDI装置出水电阻率以稳定在10 MΩ.cm为宜:稳定在10 MΩ·cm为优质品,稳定在5 MΩ·cm为合格品。采用这样的定位就可以满足80% 绝大多数用户的需求。
二、EDI纯水装置优势比较

  EDI装置是应用在反渗透系统之后,取代传统的混合离子交换技术(MB-DI)生产稳定的去离子水。EDI技术与混合离子交换技术相比有如下优点:

  1、占地空间小,省略了混床和再生装置;
2.产水连续稳定,出水质量高,而混床在树脂临近失效时水质会变差;
  EDI装置是一个连续净水过程,因此其产品水水质稳定,电阻率一般为15MΩ·cm,最高可达18MΩ·cm,达到超纯水的指标。混床离子交换设施的净水过程是间断式的,在刚刚被再生后,其产品水水质较高,而在下次再生之前,其产品水水质较差。

  3.运行费用低,再生只耗电,不用酸碱,节省材料费用;
  EDI装置运行费用包括电耗、水耗、药剂费及设备折旧等费用,省去了酸碱消耗、再生用水、废水处理和污水排放等费用。
  在电耗方面,EDI装置约0.5kWh/t水,混床工艺约0.35kWh/t水,电耗的成本在电厂来说是比较经济的,可以用厂用电的价格核算。
  在水耗方面,EDI装置产水率高,不用再生用水,因此在此方面运行费用低于混床。
  至于药剂费和设备折旧费两者相差不大。
  总的来说,在运行费用中,EDI装置吨水运行成本在2.4元左右,常规混床吨水运行成本在2.7元左右,高于EDI装置。因此,EDI装置多投资的费用在几年内完全可以回收。

  4.环保效益显著,增加了操作的安全性;
  EDI属于环保型技术,离子交换树脂不需酸、碱化学再生,节约大量酸、碱和清洗用水,大大降低了劳动强度。更重要的是无废酸、废碱液排放,属于非化学式的水处理系统,它无需酸、碱的贮存、处理及无废水的排放,因而它对新用户具有特别的吸引力。
三、技术性能
  EDI组件运行结果取决于各种各样的运行条件。以下是保证EDI正常运行的最低条件。为了使系统运行效果更佳,系统设计时应适当提高这些条件。
  EDI进水指标

  为防止装置出现污堵,减少其运行寿命,EDI对进水水质有一定的要求,一般采用RO的渗透水作为进水。

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工程实例