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超纯水制备中的EDI技术

产品时间:2020-07-23

简要描述:

超纯水制备中的EDI技术
  早期超纯水的需求主要来自于发电、医药、化工、造纸等行业,水质要求相对较低,其制备主要采用离子交换,该方法的主要缺点是需要化学药剂再生,既麻烦又...

详细介绍

超纯水制备中的EDI技术
  早期超纯水的需求主要来自于发电、医药、化工、造纸等行业,水质要求相对较低,其制备主要采用离子交换,该方法的主要缺点是需要化学药剂再生,既麻烦又不经济,而且由于强型树脂对一般有机分子去除效果很差,出水中TOC含量高。随着半导体工业的发展,对超纯水质量要求不断提高,从而大大推动了纯水技术的发展。
  到上个世纪九十年代,膜技术得到广泛应用,微滤、超滤、电渗析和反渗透(RO)等先进的水处理技术得到长足发展。RO-混床系统取代了传统的离子交换系统,解决了TOC问题,满足了诸如电子等行业对纯水质量要求。由于反渗透过程对于原水中的其它微量元素、溶解的气体(如CO2)和一些弱电解质(如硼,二氧化硅)的清除效果较差。而混床需要周期性的再生且再生过程中使用大量的酸碱和纯水,造成一定的环境污染。因而EDI技术便得到了重视和长足的发展。


超纯水设备
  EDI结构和工作原理
  电去离子(EDI)是在电渗析器的淡化室中填充离子交换树脂,借助外直流电场的作用使离子选择性地定向迁移,同时利用水的解离再生混床树脂,从而使离子选择性迁移、深度除盐、树脂电化学再生三个过程同时发生,相当于连续获得再生的混床离子交换柱,可高效不间断地生产高纯水。EDI模块结构及原理如图1所示,EDI膜堆是由夹在两个电极之间一定对数的单元组成。在每个单元内分别用阴、阳离子交换膜形成两类不同的室:淡水室和收集除去杂质离子的浓水室,淡水室中用均匀的阳、阴离子交换树脂填满。
  进水按一定比例通过浓水室和淡水室。离子在淡水室的反应可以分为4个过程:
  ①交换树脂上的离子在电场作用下向浓水室迁移。
  ②进水中的离子与树脂结合。
  ③水的电离和迁移,迁移到浓水室中的H+和OH-离子又结合成水。
  ④由于电场作用,离子不断从树脂上离解,同时在较高的电压梯度作用下,水会电解产生大量的H+和OH-,使树脂不断再生。


超纯水设备
  与普通混床不同之处在于,进入淡水室中的阴、阳离子先是与树脂结合,而后在直流电场作用下从树脂上不断离解,分别通过阴、阳膜向阳极和阴极移动,树脂同时得以再生。由于上述平衡作用,在水流方向上形成浓度梯度,可根据进水情况和出水要求调节电流(电压)大小,使流出的水为不含阴、阳离子的纯水。由于膜对阴、阳离子的选择通透性,进入浓水室的离子不能通过另一极膜而在浓水室浓缩。典型的EDI系统中,90%的进水是通过淡水室的,10%的进水通过浓水室[2]。为了防止结垢,浓水用泵强制循环。排放的浓水可返回RO再处理,增加了水的利用率。
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