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二级反渗透&EDI超纯水设备
来源:  作者: 时间:2014/9/7

电去离子(Electrodeionization 简称EDI)是将电渗析膜分离技术与离子交换技术有机地结合起来的一种新的制备超纯水(高纯水)的技术,它利用电渗析过程中的极化现象对填充在淡水室中的离子交换树脂进行电化学再生。
EDI膜堆主要由交替排列的阳离子交换膜、浓水室、阴离子交换膜、淡水室和正、负电极组成。在直流电场的作用下,淡水室中离子交换树脂中的阳离子和阴离 子沿树脂和膜构成的通道分别向负极和正极方向迁移,阳离子透过阳离子交换膜,阴离子透过阴离子交换膜,分别进入浓水室形成浓水。同时EDI进水中的阳离子 和阴离子跟离子交换树脂中的氢离子和氢氧根离子交换,形成超纯水(高纯水)。超极限电流使水电解产生的大量氢离子和氢氧根离子对离子交换树脂进行连续的再 生。传统的离子交换,离子交换树脂饱和后需要化学间歇再生。而EDI膜堆中的树脂通过水的电解连续再生,工作是连续的,不需要酸碱化学再生。
我公司专业生产工业用水制水设备(高纯水、超纯水设备),可根据你的需要定制各种型号;广泛应用于光学、液晶、机械、电子、半导体、医药、电镀等行业。



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带有特殊水槽,水槽里的液流通道中填充了混床离子交换树脂。
EDI超纯水技术具有技术先进、操作简便、无污染,是清洁生产技术,在微电子工业、电力工业、医药工业、化工工业和实验室等领域得到日趋广泛的应用。





受成本、环境和质量因素的影响, 超纯水的生产工艺在最近的几十年内经历了很多变化。一个趋势特别明显,即减少对离子交换(IX)的依赖程度,其目的在于将化学药品使用减少到最低,并提高水的利用率。
反渗透(RO)技术能将水中95%-98%的离子去除,从而大大减少了酸碱的用量,但还不能完全不使用化学药品。为了制备超纯水,通常采用反渗透+混床 工艺。混床离子交换技术一直作为超纯水制备的标准工艺。由于其需要周期性的再生,在再生过程中使用相应的化学药品(酸碱),已无法满足现代工业清洁生产和 环保的需要。于是将电渗析技术和离子交换技术有机结合形成的EDI技术成为水处理技术的一场革命。



采用二级反渗透预处理+EDI制作超纯水,其电导率一般可达到15MΩ.CM以上,工业上广泛应用于电厂锅炉、军工、医药、电子、机械等工业领域.在此着重对二级反渗透+EDI水处理系统的原理及其工艺流程进行了阐述.采用二级反渗透+EDI技术,自动化程度高,制水量大,水质好(成品水电阻率在15MΩ.CM以上)等特点。
现将其工艺流程介绍如下:市政自来水→原水箱→原水泵→石英砂过滤器→活性炭过滤器→保安过滤器→一级增压泵→一级RO反渗透→中间水箱→二级增压泵→二级RO反渗透→纯水箱→纯水泵→0.45μ精密过滤器→EDI装置→出水(EDI产水电阻率≥15MΩ?CM)
1.多介质过滤:该阶段的主要任务是将自来水进行粗过滤,为进入反渗透膜做准备,保证在进入反渗透膜之前达到一定的水质,以保护反渗透膜的使用效果和使用寿命。该过程为将原水箱的自来水经过细砂,活性碳及精密过滤器的过滤,将水中的杂质,有机物,胶体,悬浮物等去除,防止这些大颗粒杂质进入反渗透膜后堵塞反渗透膜。经过粗过滤,水质有了一定的提高。并允许进入下一个环节。
2. 一级反渗透:经过粗过滤的水再经过反渗透膜即为一级反渗透,反渗透膜为半透膜,能够阻止Ga2+,Mg2+,Fe-2 ,SO4-2,Cl-1,Na+等大离子通过,为保证反渗透的效果和保护反渗透膜,必须向反渗透容器中不断加入阻垢剂,同时必须保证水温在25℃以上,(冬季使用蒸汽热交换器)并保证一定的水压,(使用立泵)在一定的压力下,含离子水被挤压通过反渗透膜,从而形成两种水,凡是通过反渗透膜的水即成品水进入下一个环节,而未经过反渗透膜的水被排出,经过一级反渗透处理的水再进入下一个环节———二级反渗透。
3. 二级反渗透:二级反渗透的原理与一级反渗透相同,其作用是进一步去除水中的盐分,(Ga2+,Mg2+,Fe-2 ,SO4-2,Cl-1,Na+等离子)使得水质进一步提高,经过二级反渗透后,水质电导率可以接近1MΩ.CM。经过一、二级反渗透预处理后,最后保留下来的水成为EDI的给水,而未经过反渗透膜的水(浓水)被及时排出。
4. EDI(Electro deionization)处理:经过二级反渗透的水被储存在中间水箱,其99%以上的离子已经被除去,但要想进一步提高水质,制造出超纯水,除去溶解在水中的微量元素和CO2等还必须经过电渗析,即E DI处理,其原理如下,EDI即连续电除盐,是利用混合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去除的过程。这一过程中离子交换树脂是被电连续再生的,因此不需要使用酸和碱对之再生。这一技术可以替代传统的离子交换装置,生产出电阻率高达18MΩ.CM的超纯水。该工艺技术被称为是水处理工业的革命。与传统的离子交换相比,EDI具有以下优点:EDI无需化学再生;EDI再生时不需要停机;提供稳定的水质;能耗低;操作方便,劳动强度小;运行费用低。


1.EDI的给水处理:给水预处理对于EDI及其重要,组件的寿命、性能及维修量都取决于给水中的杂质含量,如果给EDI
提供较好的预处理水,组件的清洗率将会降低。EDI浓水一部分循环(当给水硬度低、电导率时,可以不循环),另外一部分可以返回到反渗透给水中,也可以回收作为他用或直接排至下水道。
2.EDI的组件结构:
 1)淡水室:将离子交换树脂填充在阴、阳离子交换膜之间形成淡水单元。
 2)农水室:用网状物将每个EDI单元隔开,形成浓水室。
 3)极水室。 
 4)绝缘板和压紧板。
 5)电源及水路连接。
 可以将EDI并联运行,可取得更大流量。
3.EDI过程:一般城市水源中存在钠、钙、镁、氯化物、硝酸盐、碳酸氢盐等溶解物。这些化合物由带负电荷的阴离子和带正电荷的阳离子组成。通过反渗透预处理,99%以上的离子可以被除去。另外,原水中也可能包括其他微量元素、溶解的气体(例如CO2)和一些电解质(例如硼,二氧化硅)这些杂质在工业除盐水中必须被除掉。但是反渗透过程对于这些杂质的清除效果较差。
EDI装置将离子交换树脂充夹在阴/阳离子交换膜之间形成EDI单元。EDI工作原理如图所示。 EDI组件中将一定数量的EDI单元间用网状物隔开,形成浓水室。又在单元组两端设置阴/阳电极。在直流电的推动下,通过淡水室水流中的阴阳离子分别穿过阴阳离子交换膜进入到浓水室而在淡水室中去除。而通过浓水室的水将离子带出系统,成为浓水。EDI设备一般以反渗透(RO)纯水作为EDI给水。RO纯水电阻率一般是40-2μS/cm(25℃)。EDI纯水电阻率可以高达15 MΩ.cm(25℃),但是根据去离子水用途和系统配置设置,EDI纯水适用于制备电阻率要求在1-18.2MΩ.cm(25℃)的纯水。
4.EDI的电源:所使用的直流电源应在运行电压范围内空调,并可以提供再生需要的电压。直流电源的功率应满足EDI最大电流(6A)的要求。直流电源的纹波率不能超过30%。过高的纹波率会使EDI组件在瞬间承受高于表观有效电流/电压,造成对组件的破坏。当多个EDI组件共用一个直流电源时,每个EDI电压/电流应实现独立可调。配有电压表和电流表。同时,应当配备限流装置。为保护EDI组件,当流经EDI组件的水流量低于某一点时,应关闭电源。
5. EDI所用仪表:
1)压力表:测定EDI纯水、浓水、极水给水压力和出水压力。
2)流量计:测量纯水出水、浓水入水、极水入水及浓水补水的流量。
3)电导率仪:测量EDI给水和浓水入水电导率。
4)电阻率仪:测量EDI纯水电阻率。
5)流量开关:如果流入EDI组件的纯水、浓水、极水流量过低,流量开关会促使系统关闭。物、硝酸盐、碳酸氢盐等溶解物。这些化合物由带负电荷的阴离子和带正电荷的阳离子组成。通过反渗透预处理,99%以上的离子可以被除去。另外,原水中也可能包括其他微量元素、溶解的气体(例如CO2)和一些弱电解质(例如硼,二氧化硅)这些杂质在工业除盐水中必须被除掉。但是反渗透过程对于这些杂质的清除效果较差。EDI装置将离子交换树脂充夹在阴/阳离子交换膜之间形成EDI单元。EDI工作原理如图所示。 EDI组件中将一定数量的EDI单元间用网状物隔开,形成浓水室。又在单元组两端设置阴/阳电极。在直流电的推动下,通过淡水室水流中的阴阳离子分别穿过阴阳离子交换膜进入到浓水室而在淡水室中去除。而通过浓水室的水将离子带出系统,成为浓水。EDI设备一般以反渗透(RO)纯水作为EDI给水。RO纯水电阻率一般是40-2μS/cm(25℃)。EDI纯水电阻率可以高达15 MΩ.cm(25℃),但是根据去离子水用途和系统配置设置,EDI纯水适用于制备电阻率要求在1-18.2MΩ.cm(25℃)的纯水。4.EDI的电源:所使用的直流电源应在运行电压范围内空调,并可以提供再生需要的电压。直流电源的功率应满足EDI最大电流(6A)的要求。直流电源的纹波率不能超过30%。过高的纹波率会使EDI组件在瞬间承受高于表观有效电流/电压,造成对组件的破坏。当多个EDI组件共用一个直流电源时,每个EDI电压/电流应实现独立可调。配有电压表和电流表。同时,应当配备限流装置。为保护EDI组件,当流经EDI组件的水流量低于某一点时,应关闭电源。






纯水的保存和给水

经过EDI处理后的水即可为成品水,进入纯水箱保存,为保证水质,一般采用氮封的办法,即从纯水箱顶部充入氮气。给水后,液位电磁阀与PLC配合,当纯水箱的水位低于最低水位时,PLC启动制水程序,整个系统开始制水,直到纯水箱水位达到最高水位,系统停止制水,如此循环往复,始终保持纯水箱里有一定的水位。

 

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