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电除盐装置

  • 电导率:≤0.2μs/cm(25℃)

  • 硬度:≈0µmol/L

  • 回收率:≥90%

设备概况

一种将传统的电渗析和离子交换器相互结合在一起的除盐装置,该装置取传统电渗析和离子交换器两者之长,弥补对方之短
时间:2021-03-20 | 阅读量:306 | 来源:鲁泉水处理http://www.jnluquan.com
一种将传统的电渗析和离子交换器相互结合在一起的除盐装置,该装置取传统电渗析和离子交换器两者之长,弥补对方之短,即利用电渗析极化而发生水电离产生H+和OH-离子实现树脂再生来克服树脂失效后通过化学药剂再生的缺陷,因而电除盐技术是一种完美的除盐工艺,是替代混合离子交换器的最佳设备。EDI设备由于其能耗低、产水量大、脱盐率高、稳定性强等特点,现已被广泛应用于医药、电子、化工、食品、硬水软化、海水淡化等方面。

1、EDI工艺的详细描述

来自地下水源的水中含有钠、钙、镁、氯化物、硝酸盐、碳酸氢盐、二氧化硅等溶解盐。这些盐由带负电的离子(anion)和带正电的离子(cation)组成。99%以上的离子都可以通过恰当的反渗透(RO)处理得以去除。城市的水源还含有微量金属、溶解气体(如CO2)和其它微弱电离的化合物,这些杂质在工业应用过程当中必须去除(如硼和硅)。
RO渗透水(EDI进水)的电导率一般在4-20µS/cm,即电阻率在50-250kΩ.cm之间。而根据应用领域的不同,超纯水或去离子水的电阻率一般在2-18.2MΩ.cm之间变化。
EDI技术是将电渗析和离子交换相结合的除盐新工艺,该设备取电渗析和混床离子交换两者之长,弥补对方之短,即可利用离子交换做深度处理,且不用药剂进行再生,利用电离产生的H+和OH-,达到再生树脂的目的。
EDI的工作过程通过交换羟基离子或氢氧根离子去除不想要的离子,然后将这些离子输送到废水流中。离子交换反应在组件的纯化室中进行,在那里阴离子交换树脂释放出氢氧根离子(OH-)而从溶解盐(如氯化物、Cl-)中获得阴离子。同样,阳离子交换树脂释放出氢离子(H+)而从溶解盐中(如钠、Na+)获得阳离子。
一个直流(DC)电场通过放置在组件一端的阳极(+)和阴极(-)施加。电压驱动这些被吸收的离子沿着树脂球的表面移动,然后穿过薄膜进入浓水室。
带负电的阴离子(如OH-、Cl-)被吸引到阳极(+)。这些离子穿过阴离子选择性薄膜,进入相邻浓水室,而不会穿过相邻的阳离子选择性薄膜并滞留在浓水室,而且得以妥善处理。在淡水室中带正电的阳离子(如H+、Na+)被吸引到阴极(-)。这些离子穿过阳离子选择性薄膜进入临近的浓水室,他们在那里被临近的阴离子选择性薄膜阻挡,同时得以妥善处理。
在浓水室中,仍然维持电中性。从两个方向输送过来的离子彼此相互中和。从电源流过来的电流跟移动离子的数目成比例。两股水流(H+和OH-)趋势离子都被输送并且被加到所要求的电流之中。
水流流过两种不同类型的腔体,纯化室中的离子就会耗尽,同时被收集到邻近的浓水流之中,这就从组件中带走了被去除的离子。
在纯化室和(或)浓水室中使用离子交换树脂是Canpure EDI技术和专利的一个关键。在纯化室中还会发生一个重要现象,在电势梯度高的特定区域,电化学“分解”能够使水产生大量的H+和OH-离子。这些区域中产生的H+和OH-离子在混合的离子交换树脂中可以使树脂不断再生,并且形成不需要外加化学试剂的薄膜。

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)浓水室  在相邻淡水单元的阴阳离子交换膜之间添加树脂,形成浓水室。
(3)极水室  在电极板与相邻离子交换膜中间添加树脂,形成极水室。一个组件中有正、负两个极水室。
(4)绝缘板和压紧板
(5)电源及水路连接

EDI在传统EDI技术的基础上,对组件的内部结构进行了革命性的创新,使得EDI的给水条件大大放宽,运行大大简化,运行费用大大降低。

3、EDI组件的优势

专利的DowTM EDI组件采用螺旋式膜与离子交换树脂共同密封在高强度压力容器内的结构。DowTM EDI性能稳定,产水电阻率能高达18+MΩ-cm以上,并有极强的硅和硼去除能力,是能实现除盐水深度除盐处理的真正经济型产品。 
DowTM 螺旋卷式EDI的优势: 
高硬度耐受能力:DowTM EDI的专利浓水流态设计不同于传统板框式EDI的同向流动设计,这种设计能更好的消除引起结垢的因素,使其对进水硬度的要求放宽到2ppm(CaCo3计)。同时由于DowTM EDI拥有的独特的设计,EDI的前处理只需要一级RO,从而能够有效节约总的系统成本。 
无渗漏:与传统板框式所采取的多层机械密封方式不同,DowTM EDI简单通过顶盖和底盖就能够可靠地实现密封,消除了板框式EDI常见的渗漏问题。 
低能耗:DowTM EDI的结构设计减少了阴极和阳极之间的距离,因而降低去除离子所需的能耗,同时配备专利的整流器,使其比传统的EDI节能达64%。 
低维护要求:DowTM EDI由于结垢倾向小,清洗频率大大降低,而且不需要像传统板框式EDI那样经常紧固螺母。与板框式EDI相比,DowTM EDI的投资和运行费用都相对较低。 
更经济:DowTM 螺旋式EDI组件与传统板框式EDI相比,由于其组合系统投资和执行成本都相对较低,是传统离子交换混床的经济替代品。       
可更换性:DowTM EDI是唯一可以方便地更换树脂和膜芯的EDI产品。降低用户40%地更换费用,更适合进水水质较差、树脂和膜易受污染的工况。

4、EDI进水条件

以下每项指标均是保证EDI正常运行的必要最低条件,为了使系统运行结果更佳,系统设计时应适当提高。
给水:反渗透产水。
TEA(总可交换阴离子,以CaCO3计):<35ppm。
TEA包括所有阴离子及以阴离子形式被EDI除去的物质。由于水中所含的 CO2、SiO2和H3BO3以HCO3- / CO32-、HSiO3- / SiO32-和B(OH)4-的形式被EDI清除,根据经验计算TEA时,分别以电荷为-1.7、-1.5和-1.0计。给水中HCO3- 也有一部分是以CO32-形式被清除,在计算TEA时电荷也以-1.7计。TEA计算公式如下:
TEA=50[CCl-/35.5+2CSO42-/96+1.7CCO2/44+1.7CHCO3-/61+1.5CSiO2/60+ …]
其中所有物质浓度均以mg/L计。
pH:6.0~9.0
当总硬度低于0.1ppm时,EDI最佳工作的pH值范围为8.0~9.0。
注:pH值是给水的参考指标,它是间接反映给水CO2含量的指标之一。
温度:5-35°C。
进水压力:<0.4MPa(60psi)。
浓/极水的入口压力一般低于产品水的出口压力0.03-0.05 MPa。
硬度(以CaCO3计):<10.0 ppm。
注意:EDI工艺需要限定进水硬度以免结垢。在进水硬度低于10.0 ppm时,美国GE EDI系统水利用率为90%。过分追求更高的水利用率意义不大,因为EDI系统100%浓水和极水均可以回到反渗透之前得到再利用。
有机物(TOC):<0.5 ppm。
氧化剂:Cl2<0.05 ppm,O3<0.02 ppm。
变价金属:Fe<0.01 ppm,Mn<0.01 ppm。
H2S:<0.01 ppm。
二氧化硅:<0.5 ppm。
SDI 15min:<1.0。
色度:<5 APHA。
二氧化碳的总量:
电导率:<20μS/cm。
二氧化碳含量和pH值将明显影响产品水电阻率。如果CO2 含量大于10 ppm,美国GE EDI系统不能制备高纯度的产品水。可以通过调节反渗透进水 pH 值或使用脱气装置来降低CO2含量。此外,二氧化碳含量过高还会增加阴离子交换膜表面碳酸根和碳酸氢根含量,增加膜表面结垢的可能性。

5、EDI运行参数

EDI组件运行结果取决于各种各样的运行条件,其中包括系统设计参数、给水质量、给水压力等。下表列出的是较为典型的运行条件。
 
型号 电压(VDC) 电流(ADC) 产品水流量(m3/h) 浓水流量(m3/h) 极水流量(m3/h)
MK-3X 0-300 0-5.2 5 0.10-0.60 0.06-0.09


严重警告:当电流通过EDI组件时会产生热量,在EDI运行过程中必须用水流将热量全部带出。因此,当EDI组件淡水、浓水水流不畅或停止时必须停止供电,否则将使EDI组件彻底烧坏。


 
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