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美国Electropure EDI原理
点击次数:621 发布时间:2018-04-02

基本原理

  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,水中的离子首先被树脂捕捉,阴阳离子分别在直流电压的作用下,向不同的方向迁移,离子通过相应的离子膜而到达膜的另一侧,使水得到纯化。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、阳离子交换树脂不断地进行了再生。由于EDI不停的进行交换一一再生,使得水的纯度越来越高,所以,zui终产生了高纯度的超纯水。

三股独立水流

  Electropure EDI模块将进水流分成了三股独立的水流:

  1.产水水流(zui高水回收率达99%)

  2.浓水水流(通常5~10%,可以循环回流到RO进水)

  3.极水水流(1%,阳极和阴极的水排放)

  离子选择性膜

  阴离子选择性膜可以透过阴离子而不能透过阳离子

  阳离子选择性膜可以透过阳离子而不能渗透过阴离子

  树脂离子交换技术

  Electropure EDI从水中去除不想要的离子是通过在淡水室中将它们吸附在离子交换树脂上,然后将这些离子输送到浓水室中。在模块的淡水室中,阴离子交换树脂释放出氢氧根离子(OH-)与溶解盐中的阴离子(如:Cl-)交换。同样,阳离子交换树脂释放出氢离子(H+)与溶解盐中的阳离子(如:Na+)交换。

  离子迁移

  通过放置在组件两个末端的阳极(+)和阴极(-)建立一个直流(DC)电场。直流电场牵引或排斥这些吸附的离子,驱动这些被吸附的离子沿着树脂球的表面移动,然后穿过薄膜进入到浓水室。

  水电解和树脂再生

  在淡水室中的离子交换树脂还会发生一个重要现象,在电压梯度高的特定区域,通过水的电化学“分解”能够产生大量的H+和OH-离子。这些区域中产生的H+和OH-离子在混合离子交换树脂中可 以使树脂和膜连续不断得到再生,并且不需要添加化学试剂。

  电化学反应产生气体

  阳极处的氧化反应产生O2、Cl2  

      阴极处的还原反应产生H2  

      Electropure EDI各种离子去除特性

  在EDI除盐过程中用相同的效率并不能去除所有的离子。这个事实会影响产品水的质量和纯度。

  1)首先去除简单离子

     离子以电荷zui大、质量zui小和树脂对其吸附能力zui大的去除效率zui高。

     这些典型的离子包括: H+、OH-、Na+、Cl-、Ca2+和SO42(和一些相似的离子)。在EDI模块的*个区域,相较其它离子,这些离子优先被去除。这些离子的数量直接影响到其它离子的去除。当H+和OH-离子变得平衡后,pH值接近7.0。

     EDI模块的*个区域被称为“工作床”。

  2)其次去除中等强度离子和极化离子 (例如,CO2)

     CO2是zui常见的EDI进水组成。CO2有着复杂的化学发应,依据其H+离子当地区域的浓度,被认为是可以适度的离子化:CO2 + H2O = H2CO3 = H+ + HCO3= 2H+ + CO32-当pH值在这个部分接近7.0左右时,大部分CO2以重碳酸盐(HCO3-)形式存在。重碳酸盐被阴离子树脂微弱地吸附,如此仍然不能与“简单”离子(例如Cl-、和SO42-) 相抗衡。在EDI模块的第二个区域, CO2 (包括它所有的形式)相较于强度更加微弱的离子优先被去除。EDI进水中CO2和HCO3-的数量强烈影响EDI产品水zui终的电阻率以及二氧化硅和硼的去除效率。

  3)zui后去除强度微弱的离子 (例如:溶解的二氧化硅和硼)

     对于类似二氧化硅分子物质的离子化能力相当微弱,并且难吸附在离子交换树脂上,使用任何反电离过程都很难将之去除。

     如果已经去除了所有的“简单”离子,并且去除了所有CO2,EDI模块就能集中去除电离能力微弱的物质种类。在模块第三个区域的停留时间非常重要。停留时间越长,去除效率就越高。第三个区域较长的停留时间,需要RO产品水的电导率达到zui小(去除大量“简单”离子),同时使RO产水中CO2的数量zui少化。而且需要使EDI进水的pH值在7.0~7.5的zui佳范围,减少H+离子负荷和创造CO2转变成离子态的条件。EDI模块的第二个区域和第三个区域被成为“抛光床”。

    EDI进水中不同的离子种类,以及它们的浓度,将直接影响着EDI的工作性能和效率。

 

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