你的位置:首页 > 核心技术 > EDI技术

EDI技术简述:

EDI技术的起源和发展

    美国Walters等人自20世纪50年代起开始论述电去离子过程。1987年Millipore公司制造出Ionpure产品,Ionpure公司从1988年以来销售额已达5000万美元,最大容量已达440gpm;Ionics销售额已达32700万美元。1990年Ionpure又制造出了改进产品,并在市场上推出。改进后的产品在浓水区也填充了特殊飞离子交换树脂,利用树脂的导电能力维持装置的电流,使系统更为简化。1992年4月,美国南加州爱迪生发电厂实现了34m2/h组合系统在1000MW,2400psi压力下的应用,并取得了脱盐,脱硅,脱CO2和有机物的效果。自二十世纪末,我国电子,电力等领域在反渗透技术迅速发展之后,EDI技术也正在加快发展。

EDI技术基本原理

    EDI技术主要利用电场的作用,将水中的离子连续迁移至浓水侧,同时电流促使水分子分解成氢离子和氢氧根离子。EDI装置由淡水室和浓水室构成,淡水室和浓水室之间设置有选择性的阴离子交换膜或阳离子交换膜。氢离子和氢氧根离子使淡水室中的混合离子交换树脂经常处于再生状态,始终存有交换容量,而浓水室中的浓水不断被排走。EDI装置在通电状态下,可不断制出纯水,内部填充的树脂不需要使用酸碱进水再生。EDI装置每个制水单元均由一组树脂,离子交换膜和隔网组成。多个制水单元并联起来组成完整的EDI装置。

反应可分为四个过程:
1, 交换树脂上的离子在电场作用下向浓水室前移;
2,进水中的离子与树脂结合;
3,水的电离和迁移;
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。它们 在电场作用下达成平衡
(以Na+为例):Na++R-SO3-←→R-SO3-Na
Na++R-SO3H←→H++ R-SO3-Na
H++OH-←→H2O

EDI结型构类的分类

(1)板框式结构EDI
1.宽式单元的EDI:一般宽式单元中淡水室的宽度为8~10mm,相应流量为550gfd.
2.窄式单元的EDI:淡水室宽度2~3mm,相应流量一般为150gfd.
    板框式结构是目前应用最为广泛的结构,一般EDI的淡水区可分为两个部分,下部分为加强传递区,上部分为电离解区。在电离解区,电流的形成更多地依靠电解水分子形成的氢离子和氢氧根离子的迁移,在加强传递区电流形成多依靠阴阳离子的迁移。所以下部树脂的再生程度更高,对弱离子的脱除能力更强。 板框式结构易于操作,工艺简单。但板框式结构易于结垢,易于有胶体和颗粒物质的堵塞,所以一般需要对水进行预处理,保证板框式EDI结构的效率和正常工作。同时,板框式利用多层机械密封,容易发生渗漏。
( 2 ) 螺旋卷式结构EDI
    淡水从底部进入EDI原件,经进水分布器后进入垂直的淡水室,并流经填充于淡水室的离子交换树脂层。浓水从底部通过中心管进入到元件,经布水机构进入浓水室。氢离子和氢氧根离子持续再生填充于淡水室的离子交换树脂。带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子分别被吸附到相应树脂上,在电场的作用下,通过相应的树脂迁移穿过阴,阳膜进入浓水室而被除去。通过离子交换,水分解,离子迁移以及再生等多种作用,进入水中的离子连续进入浓水室而被出去,高纯度的淡水连续从淡水室流出,从而实现水的深度除盐过程。
    螺旋卷式结构采用了不同的流向设计,使装置中不易结垢。从而降低了对水进行前处理的要求,降低了处理成本。且螺旋卷式结构可利用顶盖和底盖实现可靠密封。由于此结构中阴极和阳极间的距离被大大缩短,去除离子所需的能耗被大大降低。

EDI技术的优缺点分析

优点:
(1)无化学污染,,持续的电解水再生树脂使该系统在正常的运行情况下不需要使用化学药品;
(2)持续运行,连续再生,是该设备不需要使用再生备用;
(3)运行操作简单,实现了自主控制,甚至可以达到无人值守;
(4)运行费用低,不需要使用酸碱,同时,降低再生用水,废水处理,污水排放的费用;
(5)水回收率高,出水稳定,且出水品质高;
(6)占地面积小,不需要再生和废水综合处理系统(10)。
缺点:
(1)投资略高,EDI装置的投资略高于传统的混床离子交换设施;
(2)对水的预处理要求较高,适用于对工业废水的深度处理。


EDI技术的应用

    EDI技术是一种当前比较先进的工业水处理技术,同时也基本完成了在我国工业水处理过程中的普及应用,是水处理中深度脱盐的趋势。同时EDI技术在经济上是一种运行费用低,同时基础设施成本合理且不断降低的技术,在环境上是一种绿色环保的技术,在产品性能上是一种高品质高精度的技术,在产业自动化上是一种可实现无人工操作的技术。所以,EDI技术完全符合经济,环保,高精度,高度机械化等一系列要求。因此,EDI水处理技术被广泛应用于:药用纯水,电子级水,化工,电镀,电冶,血液透析,气象,离子色谱,原子吸收,发射光谱,环保实验等。

    同时,随着现代化学工业的进一步发展,EDI技术会得到进一步的改进,成为一种更加优秀适用的工业水处理技术。同时EDI技术作为一种可结合性能好的技术,可与RO技术,生物膜技术等一系列其他技术综合应用以达到更好的处理效果得到更高品质的纯水。

EDI技术未来的发展方向

EDI技术的发展空间主要有,能源,经济,可持续运行灯几个方面。
降低能耗:
    淡化室填充材料的选择是整个ED处理过程的关键。现代工业中一般采用带功能性基团的高分子链的树脂作为填充材料。其直径范围为0.5~1.2mm,离子的扩散和迁移距离较大,传递速率小。同时树脂的转型膨胀会使产水量降低,密封性变差。新型离子交换纤维使传递速率增大,时间缩短,提高了生产效率,降低了电能的消耗。
降低处理成本:
    在一级反渗透处理后,为使高硬度的水质能满足EDI装置进水硬度的要求,通常仍需通过软化器处理,增加盐溶解再生系统或使用二级渗透系统,这会使投资增加。因此应进一步提高EDI装置的处理范围,降低对预处理的要求,降低预处理的成本。
延长EDI设备的使用年限:
    一般EDI设备的使用年限为五年,为延长使用年限要致力于研发离子阻垢剂保证离子交换树脂的稳定工作,降低结垢对离子交换树脂和设备的损坏,同时应结合更先进的预处理技术,结合二氧化碳除去设备降低进水中二氧化碳的浓度,降低有机物的含量防止交换树脂的污染中毒,有机胶体堵塞通道。以此来提高设备的可持续利用性能,延长使用周期,同时保证出水水质。

EDI系统