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二級(jí)反滲透+EDI水處理、EDI去離子水設(shè)備的工業(yè)應(yīng)用和市場(chǎng)需求？
更新時(shí)間：2024-10-10
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一、多介質(zhì)過(guò)濾
該階段的主要任務(wù)是將自來(lái)水進(jìn)行粗過(guò)濾，為進(jìn)入反滲透膜做準(zhǔn)備，保證在進(jìn)入反滲透膜之前達(dá)到一定的水質(zhì)，以保護(hù)反滲透膜的使用效果和使用壽命。該過(guò)程為將原水箱的自來(lái)水經(jīng)過(guò)細(xì)砂，活性碳及精密過(guò)濾器的過(guò)濾，將水中的雜質(zhì)，有機(jī)物，膠體，懸浮物等去除，防止這些大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入反滲透膜后堵塞反滲透膜。經(jīng)過(guò)粗過(guò)濾，水質(zhì)有了一定的提高。并允許進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)。
二、一級(jí)反滲透
經(jīng)過(guò)粗過(guò)濾的水再經(jīng)過(guò)反滲透膜即為一級(jí)反滲透，反滲透膜為半透膜，能夠阻止Ga2+，Mg2+，F(xiàn)e-2 ，SO4-2，Cl-1，Na+等大離子通過(guò)，為保證反滲透的效果和保護(hù)反滲透膜，必須向反滲透容器中不斷加入阻垢劑，同時(shí)必須保證水溫在25℃以上，(冬季使用蒸汽熱交換器)并保證一定的水壓，(使用立泵)在一定的壓力下，含離子水被擠壓通過(guò)反滲透膜，從而形成兩種水，凡是通過(guò)反滲透膜的水即成品水進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)，而未經(jīng)過(guò)反滲透膜的水被排出，經(jīng)過(guò)一級(jí)反滲透處理的水再進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)———二級(jí)反滲透。
三、二級(jí)反滲透
二級(jí)反滲透的原理與一級(jí)反滲透相同，其作用是進(jìn)一步去除水中的鹽分，(Ga2+，Mg2+，F(xiàn)e-2 ，SO4-2，Cl-1，Na+等離子)使得水質(zhì)進(jìn)一步提高，經(jīng)過(guò)二級(jí)反滲透后，水質(zhì)電導(dǎo)率可以接近1MΩ.CM。經(jīng)過(guò)一、二級(jí)反滲透預(yù)處理后，后保留下來(lái)的水成為EDI的給水，而未經(jīng)過(guò)反滲透膜的水(濃水)被及時(shí)排出，其比例一般為1：3，即每生產(chǎn)一噸的合格水，就要排掉大約3噸的濃水(中水)。
四、EDI（Electro deionization）處理
經(jīng)過(guò)二級(jí)反滲透的水被儲(chǔ)存在中間水箱，其99%以上的離子已經(jīng)被除去，但要想進(jìn)一步提高水質(zhì)，制造出超純水，除去溶解在水中的微量元素和CO2等還必須經(jīng)過(guò)電滲析，即EDI處理，其原理如下，EDI即連續(xù)電除鹽，是利用混合離子交換樹(shù)脂吸附給水中的陰陽(yáng)離子，同時(shí)這些被吸附的離子又在直流電壓的作用下，分別透過(guò)陰陽(yáng)離子交換膜而被去除的過(guò)程。這一過(guò)程中離子交換樹(shù)脂是被電連續(xù)再生的，因此不需要使用酸和堿對(duì)之再生。這一技術(shù)可以替代傳統(tǒng)的離子交換裝置，生產(chǎn)出電阻率高達(dá)18MΩ.CM的超純水。該工藝技術(shù)被稱(chēng)為是水處理工業(yè)的革命。與傳統(tǒng)的離子交換相比，EDI具有以下優(yōu)點(diǎn)：EDI無(wú)需化學(xué)再生；EDI再生時(shí)不需要停機(jī)；提供穩(wěn)定的水質(zhì)；能耗低；操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度??；運(yùn)行費(fèi)用低。
（一） EDI的給水處理
給水預(yù)處理對(duì)于EDI及其重要，組件的壽命、性能及維修量都取決于給水中的雜質(zhì)含量，如果給EDI提供較好的預(yù)處理水，組件的清洗率將會(huì)降低。EDI濃水一部分循環(huán)(當(dāng)給水硬度低、電導(dǎo)率時(shí)，可以不循環(huán))，另外一部分可以返回到反滲透給水中，也可以回收作為他用或直接排至下水道。
（二）EDI的組件結(jié)構(gòu)
1.淡水室：將離子交換樹(shù)脂填充在陰、陽(yáng)離子交換膜之間形成淡水單元。
2.濃水室：用網(wǎng)狀物將每個(gè)EDI單元隔開(kāi)，形成濃水室。
3.極水室。
4.絕緣板和壓緊板。
5.電源及水路連接。
可以將EDI并聯(lián)運(yùn)行，可取得更大流量。
（三）EDI過(guò)程
一般城市水源中存在鈉、鈣、鎂、氯化物、硝酸鹽、碳酸氫鹽等溶解物。這些化合物由帶負(fù)電荷的陰離子和帶正電荷的陽(yáng)離子組成。通過(guò)反滲透預(yù)處理，99%以上的離子可以被除去。另外，原水中也可能包括其他微量元素、溶解的氣體(例如CO2)和一些弱電解質(zhì)(例如硼，二氧化硅)這些雜質(zhì)在工業(yè)除鹽水中必須被除掉。但是反滲透過(guò)程對(duì)于這些雜質(zhì)的清除效果較差。
上圖表示了EDI的工作過(guò)程，在圖中，離子交換膜用豎線(xiàn)表示，并標(biāo)明它們?cè)试S通過(guò)的離子種類(lèi)。這些離子交換膜是不允許水通過(guò)的。因此，他們可以隔絕淡水和濃水水流。
離子交換膜和離子交換樹(shù)脂的工作原理相近，可以使特定的離子遷移。陰離子交換膜只允許陰離子通過(guò)，不允許陽(yáng)離子通過(guò)；而陽(yáng)離子交換膜正好相反。在一對(duì)陰陽(yáng)離子交換膜之間充填混合離子交換樹(shù)脂就形成一個(gè)EDI單元。陰陽(yáng)離子交換膜之間由混合離子交換樹(shù)脂占據(jù)的空間被稱(chēng)為淡水室。將一定數(shù)量的EDI單元羅列在一起，使陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜交替排列，并使用網(wǎng)狀物將每個(gè)EDI單元隔開(kāi)形成濃水室。在給定的直流電壓的推動(dòng)下，在淡水室中，離子交換樹(shù)脂中的陰陽(yáng)離子分別在電場(chǎng)作用下向正負(fù)極遷移，并透過(guò)陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂進(jìn)入濃水室，同時(shí)，給水中的離子被離子交換樹(shù)脂吸附而占據(jù)由離子電遷移而流下的空位。事實(shí)上離子的遷移和吸附是同時(shí)并連續(xù)發(fā)生的。通過(guò)這樣的過(guò)程，給水中的離子穿過(guò)離子交換膜進(jìn)入到濃水室被去除而成為除鹽水。
帶負(fù)電荷的陰離子(例如0H—、Cl—)被正極(+)吸引而通過(guò)陰離子交換膜，進(jìn)入到臨近的濃水室中。此后這些離子在繼續(xù)向正極遷移中遇到臨近的陽(yáng)離子交換膜，而陽(yáng)離子交換膜不允許其通過(guò)，這些離子即被阻隔在濃水中，在濃水中，透過(guò)陰陽(yáng)膜的離子維持電中性。
EDI組件電流量和離子遷移量成正比。電流量由兩部分組成，一部分源于被除去離子的遷移，另一部分源于水本身電離產(chǎn)生的H+和0H-，這些就地產(chǎn)生的H+和0H-對(duì)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行連續(xù)再生。
EDI組件中的離子交換樹(shù)脂可以分為兩部分，一部分稱(chēng)作工作樹(shù)脂，另一部分稱(chēng)作拋光樹(shù)脂，二者的界限稱(chēng)為工作前沿。工作樹(shù)脂主要起導(dǎo)電作用，而拋光樹(shù)脂在不斷交換和被連續(xù)再生。工作樹(shù)脂承擔(dān)著除去大部分離子的任務(wù)，而拋光樹(shù)脂則承擔(dān)著去除象弱電解質(zhì)等較難清除的離子的任務(wù)。
(四)EDI的電源
所使用的直流電源應(yīng)在運(yùn)行電壓范圍內(nèi)空調(diào)，并可以提供再生需要的電壓。直流電源的功率應(yīng)滿(mǎn)足EDI大電流(6A)的要求。直流電源的紋波率不能超過(guò)30%。過(guò)高的紋波率會(huì)使EDI組件在瞬間承受高于表觀(guān)有效電流/電壓，造成對(duì)組件的破壞。當(dāng)多個(gè)EDI組件共用一個(gè)直流電源時(shí)，每個(gè)EDI電壓/電流應(yīng)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立可調(diào)。配有電壓表和電流表。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)配備限流裝置。為保護(hù)EDI組件，當(dāng)流經(jīng)EDI組件的水流量低于某一點(diǎn)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉電源。
(五)EDI所用儀表
1.壓力表：測(cè)定EDI純水、濃水、極水給水壓力和出水壓力。
二級(jí)反滲透+EDI水處理
2.流量計(jì)：測(cè)量純水出水、濃水入水、極水入水及濃水補(bǔ)水的流量。
3.電導(dǎo)率儀：測(cè)量EDI給水和濃水入水電導(dǎo)率。
4.電阻率儀：測(cè)量EDI純水電阻率。
5.流量開(kāi)關(guān)：如果流入EDI組件的純水、濃水、極水流量過(guò)低，流量開(kāi)關(guān)會(huì)促使系統(tǒng)關(guān)閉。
五、純水的保存和給水
經(jīng)過(guò)EDI處理后的水即可為成品水，進(jìn)入純水箱保存，為保證水質(zhì)，一般采用氮封的辦法，即從純水箱頂部充入氮?dú)?。給水后，液位電磁閥與PLC配合，當(dāng)純水箱的水位低于低水位時(shí)，PLC啟動(dòng)制水程序，整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始制水，直到純水箱水位達(dá)到高水位，系統(tǒng)停止制水，如此循環(huán)往復(fù)，始終保持純水箱里有一定的水位。
電鍍用去離子水設(shè)備的特點(diǎn)是產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定，造價(jià)相對(duì)較低。去離子水設(shè)備是通過(guò)反滲透、離子交換器、EDI等方法去除水中陰陽(yáng)離子的水處理裝置。去離子水設(shè)備性能穩(wěn)定，大量應(yīng)用于醫(yī)藥，電子，化工，玻璃，渡涂，鍋爐，化驗(yàn)室等行業(yè)。
電鍍用去離子水設(shè)備的工藝流程
1、采用離子交換方式，其流程如下
原水→原水加壓泵→砂濾器→活性炭過(guò)濾器→精密過(guò)濾器→陽(yáng)樹(shù)脂過(guò)濾床→陰樹(shù)脂過(guò)濾床→陰陽(yáng)樹(shù)脂混床→微孔過(guò)濾器→用水點(diǎn)
2、采用反滲透方式，其流程如下
原水→原水加壓泵→砂濾器→活性炭過(guò)濾器→精密過(guò)濾器→反滲透→純水箱
3、采用反滲透加混床方式，其流程如下
原水→原水加壓泵→砂濾器→活性炭過(guò)濾器→精密過(guò)濾器→反滲透→純水箱→加壓泵→陰陽(yáng)離子混合床→精密過(guò)濾器→用水點(diǎn)
EDI去離子水設(shè)備的工業(yè)應(yīng)用和市場(chǎng)需求
近幾年EDI去離子在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域都越來(lái)越受重視，許多工業(yè)系統(tǒng)開(kāi)始采用電去離子作為其水處理系統(tǒng)的更新?lián)Q代技術(shù)，如電力工業(yè)、制藥工業(yè)、微電子工業(yè)、電鍍與金屬表面處理等。
(1)電力工業(yè)
據(jù)推算電力行業(yè)水處理單元的操作費(fèi)用約占電力成本的10%，而用電去離子替代離子交換樹(shù)脂可以使每處理1000加侖水的成本由11美元降至1.75美元。
(2)制藥工業(yè)
雖然藥用水的特點(diǎn)是并不要求很高的去離子程度，但電去離子系統(tǒng)具有同時(shí)去鹽和控制微生物指標(biāo)的特點(diǎn)，因此已有多家企業(yè)采用RO/EDI集成系統(tǒng)。據(jù)稱(chēng)該類(lèi)系統(tǒng)性能穩(wěn)定，全流程計(jì)算機(jī)連續(xù)監(jiān)控，全自動(dòng)操作無(wú)人值守。
(3)電子工業(yè)
電子工業(yè)對(duì)水質(zhì)的要求*，水電阻率要穩(wěn)定的大于18MΩ，而EDI出水一般在15-17MΩ左右，因此在電子級(jí)水的生產(chǎn)過(guò)程多采用EDI+拋光樹(shù)脂系統(tǒng)，即在EDI之后加離子交換，此工程雖然仍需離子交換，但由于EDI已除去了大部分離子，拋光樹(shù)脂幾乎不用再生，因此水處理費(fèi)用仍然很低。
(4)電鍍與金屬表面處理
電去離子水設(shè)備可用于電鍍廢水處理可以使水重復(fù)使用并回收重金屬離子。美國(guó)已有該類(lèi)型系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置。
