坎普尔EDI超纯水处理设备

发布日期:2011-4-7 阅览数:702次

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一、EDI技术本质
连续电除盐(EDI,Electro-deionization或CDI,Continuous Electrode ionization),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。此过程离子交换树脂不需要用酸和碱再生。这一新技术可以代替传统的离子交换( DI )装置,生产出电阻率高达10-18 MΩ•cm的超纯水。
二、EDI技术优势
与传统离子交换(DI)相比,EDI所具有的优点: l EDI无需化学再生,节省酸和碱 l EDI可以连续运行 l 提供稳定的水质 l 操作管理方便,劳动强度小 l 可实现模块化组装 l 减少建筑面积 l 运行费用低
三、EDI工作原理
图1表示了EDI的工作原理。在图中,离子交换膜用竖线表示,并标明它们允许通过的离子种类。这些离子交换膜是不允许水穿过的,因此,它们可以隔绝淡水和浓水水流。 离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近,可以选择性地透过离子,其中阴离子交换膜只允许阴离子透过,不允许阳离子透过;而阳离子交换膜只允许阳离子透过,不允许阴离子透过。在一对阴阳离子交换膜之间充填混合离子交换树脂就形成了一个EDI单元。阴阳离子交换膜之间由混合离子交换树脂占据的空间被称为淡水室。将一定数量的EDI单元罗列在一起,使阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列,在离子交换膜之间添加特殊的离子交换树脂,其形成的空间被称为浓水室。在给定的直流电压的推动下,在淡水室中,离子交换树脂中的阴阳离子分别向正、负极迁移,并透过阴阳离子交换膜进入浓水室,同时给水中的离子被离子交换树脂吸附而占据由于离子电迁移而留下的空位。事实上离子的迁移和吸附是同时并连续发生的。通过这样的过程,给水中的离子穿过离子交换膜进入到浓水室被去除而成为除盐水。

带负电荷的阴离子(例如OH-、Cl-)被正极(+)吸引而通过阴离子交换膜,进入到邻近的浓水室。此后这些离子在继续向正极迁移中遇到邻近的阳离子交换膜,而阳离子交换膜不允许阴离子通过,这些离子即被阻隔在浓水中。淡水流中的阳离子(例如Na+、H+)以类似的方式被阻隔在浓水室。在浓水室,透过阴阳膜的离子维持电中性。 EDI组件电流量和离子迁移量成正比。电流量由两部分组成,一部分源于被除去离子的迁移,另一部分源于水本身电离产生的H+和OH-离子的迁移。 在EDI组件中存在较高的电压梯度,在其作用下,水会电解产生大量的H+和OH-。这些就地产生的H+和OH-对离子交换树脂有连续再生的作用。 EDI组件中的离子交换树脂可以分为两部分,一部分称作工作树脂,另一部分称作抛光树脂,二者的界限称为工作前沿。工作树脂承担着除去大部分离子的任务,而抛光树脂则承担着去除弱电解质等较难清除离子的任务。 EDI给水的预处理是EDI实现其最优性能和减少设备故障的首要条件。给水里的污染物会对除盐组件有负面影响,增加维护量并降低膜组件的寿命。
四、EDI的应用领域
超纯水经常用于微电子工业、半导体工业、发电工业、制药行业和实验室。EDI纯水也可以作为制药蒸馏水、食物和饮料生产用水、化工厂工艺用水,以及其它超纯水应用领域。五、EDI运行参数 Super 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 CP-500S CP-1000S CP-2000S CP-3600S
电压(VDC) 20-60 30-100 40-150 70-300
电流(ADC) 0.5-6 0.5-6 0.5-6 0.5-6
产品水流量(m3/h) 0.3-0.7 0.8-1.2 1.3-2.0 2.0-3.5
浓水流量(m3/h) 0.04-0.07 0.08-0.12 0.13-0.20 0.20-0.35
极水流量(m3/h) 0.04-0.06 0.04-0.06 0.04-0.06 0.04-0.06
5.1运行电流及运行电压
严重警告:当电流通过EDI膜块时会产生热量。在EDI运行过程中必须用水流将热量全部带出。因此,当EDI淡水、浓水水流不畅或停止时必须停止供电,否则将使EDI膜块彻底烧坏。 5.2 给水要求 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。 l 给水:二级反渗透或单级反渗透产水。 l 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 l pH :6.0~9.0 当总硬度低于0.1ppm时,EDI最佳工作的pH范围为 8.0~9.0。 注:PH是入水的参考指标,其是影响入水CO2含量的指标之一。 l 温度: 5-35℃。 l 进水压力:1.5bar(25psi)~ 5bar(75psi)。 浓/极水的入口压力一般低于产品水的出口压力0.3-0.5kgf/cm2。 l 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 <10.0 ppm时,Canpure™ EDI系统最高的回收率是 100%,浓极水可以回收利用。 在进水硬度超过10.0ppm时运行Canpure ™ EDI膜块,会造成结垢和不可修复的损坏,应与坎普尔公司联系。 l 有机物(TOC):<0.5 ppm,推荐<0.1 ppm。 l 氧化剂:Cl2<0.05 ppm,O3<0.02 ppm,推荐为0。 l 变价金属:Fe<0.01 ppm,Mn<0.01 ppm。 铁锰离子对离子交换树脂有中毒作用。而对于EDI,铁锰离子对树脂的中毒现象要比混床严重很多倍。造成这种现象的原因是多方面的:
(1)由于在EDI阴膜附近pH 值很高,致使铁锰在该区域中毒现象较明显;
(2)混床在运行时阳离子交换树脂不断释放氢离子,这些氢离子在局部对中毒的离子交换树脂有洗脱作用;
(3)在用酸对混床中的阳离子交换树脂再生时对中毒铁锰有洗脱作用;
(4)由于EDI中树脂总量较少,使全部树脂中毒的时间也比混床短很多倍。由于这些原因,当给水铁或锰含量超标时,EDI膜件可能在几个至几十个小时内中毒。 另外变价金属对离子交换树脂的氧化催化作用,会造成树脂的永久性损伤。 l H2S :<0.01 ppm。 l 二氧化硅 :<0.5 ppm。 l SDI 15min:<1.0。 l 色度: <5 APHA 。 l 二氧化碳的总量:二氧化碳含量和pH值将明显影响产品水电阻率。如果CO2大于10ppm,Canpure™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 量。推荐<5ppm。 l 电导率: <60μS/cm。 电导率只能作为EDI运行的一个参考性指标, 六、Canpure ™ EDI系列组件的外观尺寸表
型号 CP-500S CP-1000S CP-2000S CP-3600S
尺寸(mm) 616×266×240 616×266×262 616×266×367 616×266×459
A(mm) 78 109 197 315
B(mm) 170 202 290 415
单元数 8 12 24 42
注:以上膜块尺寸仅供参考,如有修改,恕不通知。


10.树脂
不同的树脂所提供的交换能力是不一样的。通常锅炉用全自动钠离子交换器要求使用的树脂其交联度不应低于7。
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