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      技術文章

      二級反滲透+EDI水處理、EDI去離子水設備的工業應用和市場需求

      閱讀:284          發布時間:2019/7/4

      一、多介質過濾 

             該階段的主要任務是將自來水進行粗過濾,為進入反滲透膜做準備,保證在進入反滲透膜之前達到一定的水質,以保護反滲透膜的使用效果和使用壽命。該過程為將原水箱的自來水經過細砂,活性碳及精密過濾器的過濾,將水中的雜質,有機物,膠體,懸浮物等去除,防止這些大顆粒雜質進入反滲透膜后堵塞反滲透膜。經過粗過濾,水質有了一定的提高。并允許進入下一個環節。 

      二、一級反滲透 

              經過粗過濾的水再經過反滲透膜即為一級反滲透,反滲透膜為半透膜,能夠阻止Ga2+,Mg2+,Fe-2 ,SO4-2,Cl-1,Na+等大離子通過,為保證反滲透的效果和保護反滲透膜,必須向反滲透容器中不斷加入阻垢劑,同時必須保證水溫在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反滲透膜,從而形成兩種水,凡是通過反滲透膜的水即成品水進入下一個環節,而未經過反滲透膜的水被排出,經過一級反滲透處理的水再進入下一個環節———二級反滲透。 

       

      三、二級反滲透 

             二級反滲透的原理與一級反滲透相同,其作用是進一步去除水中的鹽分,(Ga2+,Mg2+,Fe-2 ,SO4-2,Cl-1,Na+等離子)使得水質進一步提高,經過二級反滲透后,水質電導率可以接近1MΩ.CM。經過一、二級反滲透預處理后,保留下來的水成為EDI的給水,而未經過反滲透膜的水(濃水)被及時排出,其比例一般為1:3,即每生產一噸的合格水,就要排掉大約3噸的濃水(中水)。 

      四、EDI(Electro deionization)處理 

               經過二級反滲透的水被儲存在中間水箱,其99%以上的離子已經被除去,但要想進一步提高水質,制造出超純水,除去溶解在水中的微量元素和CO2等還必須經過電滲析,即EDI處理,其原理如下,EDI即連續電除鹽,是利用混合離子交換樹脂吸附給水中的陰陽離子,同時這些被吸附的離子又在直流電壓的作用下,分別透過陰陽離子交換膜而被去除的過程。這一過程中離子交換樹脂是被電連續再生的,因此不需要使用酸和堿對之再生。這一技術可以替代傳統的離子交換裝置,生產出電阻率高達18MΩ.CM的超純水。該工藝技術被稱為是水處理工業的革命。與傳統的離子交換相比,EDI具有以下優點:EDI無需化學再生;EDI再生時不需要停機;提供穩定的水質;能耗低;操作方便,勞動強度小;運行費用低。 

      (一) EDI的給水處理 

              給水預處理對于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含量,如果給EDI提供較好的預處理水,組件的清洗率將會降低。EDI濃水一部分循環(當給水硬度低、電導率時,可以不循環),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的組件結構 

      1.淡水室:將離子交換樹脂填充在陰、陽離子交換膜之間形成淡水單元。 

      2.濃水室:用網狀物將每個EDI單元隔開,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并聯運行,可取得更大流量。 

      (三)EDI過程 

               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。這些化合物由帶負電荷的陰離子和帶正電荷的陽離子組成。通過反滲透預處理,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(例如硼,二氧化硅)這些雜質在工業除鹽水中必須被除掉。但是反滲透過程對于這些雜質的清除效果較差。

              離子交換膜和離子交換樹脂的工作原理相近,可以使特定的離子遷移。陰離子交換膜只允許陰離子通過,不允許陽離子通過;而陽離子交換膜正好相反。在一對陰陽離子交換膜之間充填混合離子交換樹脂就形成一個EDI單元。陰陽離子交換膜之間由混合離子交換樹脂占據的空間被稱為淡水室。將一定數量的EDI單元羅列在一起,使陰離子交換膜和陽離子交換膜交替排列,并使用網狀物將每個EDI單元隔開形成濃水室。在給定的直流電壓的推動下,在淡水室中,離子交換樹脂中的陰陽離子分別在電場作用下向正負極遷移,并透過陰陽離子交換樹脂進入濃水室,同時,給水中的離子被離子交換樹脂吸附而占據由離子電遷移而流下的空位。事實上離子的遷移和吸附是同時并連續發生的。通過這樣的過程,給水中的離子穿過離子交換膜進入到濃水室被去除而成為除鹽水。 

              帶負電荷的陰離子(例如0H—、Cl—)被正極(+)吸引而通過陰離子交換膜,進入到臨近的濃水室中。此后這些離子在繼續向正極遷移中遇到臨近的陽離子交換膜,而陽離子交換膜不允許其通過,這些離子即被阻隔在濃水中,在濃水中,透過陰陽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生的H+和0H-,這些就地產生的H+和0H-對離子交換樹脂進行連續再生。 

            EDI組件中的離子交換樹脂可以分為兩部分,一部分稱作工作樹脂,另一部分稱作拋光樹脂,二者的界限稱為工作前沿。工作樹脂主要起導電作用,而拋光樹脂在不斷交換和被連續再生。工作樹脂承擔著除去大部分離子的任務,而拋光樹脂則承擔著去除象弱電解質等較難清除的離子的任務。 

      (四)EDI的電源 

             所使用的直流電源應在運行電壓范圍內空調,并可以提供再生需要的電壓。直流電源的功率應滿足EDIzui大電流(6A)的要求。直流電源的紋波率不能超過30%。過高的紋波率會使EDI組件在瞬間承受高于表觀有效電流/電壓,造成對組件的破壞。當多個EDI組件共用一個直流電源時,每個EDI電壓/電流應實現獨立可調。配有電壓表和電流表。同時,應當配備限流裝置。為保護EDI組件,當流經EDI組件的水流量低于某一點時,應關閉電源。 

      (五)EDI所用儀表 

      1.壓力表:測定EDI純水、濃水、極水給水壓力和出水壓力。 

      二級反滲透+EDI水處理 

      2.流量計:測量純水出水、濃水入水、極水入水及濃水補水的流量。

      3.電導率儀:測量EDI給水和濃水入水電導率。 

      4.電阻率儀:測量EDI純水電阻率。 

      5.流量開關:如果流入EDI組件的純水、濃水、極水流量過低,流量開關會促使系統關閉。 

       

      五、純水的保存和給水 

             經過EDI處理后的水即可為成品水,進入純水箱保存,為保證水質,一般采用氮封的辦法,即從純水箱頂部充入氮氣。給水后,液位電磁閥與PLC配合,當純水箱的水位低于低水位時,PLC啟動制水程序,整個系統開始制水,直到純水箱水位達到高水位,系統停止制水,如此循環往復,始終保持純水箱里有一定的水位。

          電鍍用去離子水設備的特點是產水水質穩定,造價相對較低。去離子水設備是通過反滲透、離子交換器、EDI等方法去除水中陰陽離子的水處理裝置。去離子水設備性能穩定,大量應用于醫藥,電子,化工,玻璃,渡涂,鍋爐,化驗室等行業。

      電鍍用去離子水設備的工藝流程

      1、采用離子交換方式,其流程如下

        原水→原水加壓泵→砂濾器→活性炭過濾器→精密過濾器→陽樹脂過濾床→陰樹脂過濾床→陰陽樹脂混床→微孔過濾器→用水點

      2、采用反滲透方式,其流程如下

       原水→原水加壓泵→砂濾器→活性炭過濾器→精密過濾器→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→活性炭過濾器→精密過濾器→反滲透→純水箱→加壓泵→陰陽離子混合床→精密過濾器→用水點

        EDI去離子水設備的工業應用和市場需求

        近幾年EDI去離子在各個工業領域都越來越受重視,許多工業系統開始采用電去離子作為其水處理系統的更新換代技術,如電力工業、制藥工業、微電子工業、電鍍與金屬表面處理等。

      (1)電力工業

        據推算電力行業水處理單元的操作費用約占電力成本的10%,而用電去離子替代離子交換樹脂可以使每處理1000加侖水的成本由11美元降至1.75美元。

      (2)制藥工業

        雖然藥用水的特點是并不要求很高的去離子程度,但電去離子系統具有同時去鹽和控制微生物指標的特點,因此已有多家企業采用RO/EDI集成系統。據稱該類系統性能穩定,全流程計算機連續監控,全自動操作無人值守。

      (3)電子工業

        電子工業對水質的要求極高,水電阻率要穩定的大于18MΩ,而EDI出水一般在15-17MΩ左右,因此在電子級水的生產過程多采用EDI+拋光樹脂系統,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,拋光樹脂幾乎不用再生,因此水處理費用仍然很低。

      (4)電鍍與金屬表面處理

        電去離子水設備可用于電鍍廢水處理可以使水重復使用并回收重金屬離子。美國已有該類型系統的實驗裝置。

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