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EDI設(shè)備

電去離子（EDI）系統(tǒng)概述

　　電去離子（Electrodeionization）簡稱EDI，是一種將離子交換技術(shù)，離子交換膜技術(shù)和離子電遷移技術(shù)相結(jié)合的純水制造技術(shù)。屬高科技綠色環(huán)保技術(shù)。EDI凈水設(shè)備具有連續(xù)出水、無需酸堿再生和無人值守等優(yōu)點，已在制備純水的系統(tǒng)中逐步代替混床作為精處理設(shè)備使用。這種先進技術(shù)的環(huán)保特性好，操作使用簡便，愈來愈多地被人們所認可，也愈來愈多廣泛地在醫(yī)藥、電子、電力、化工等行業(yè)得到推廣。

電去離子（EDI）系統(tǒng)的工作原理

　　電去離子（EDI）系統(tǒng)主要是在直流電場的作用下,通過隔板的水中電介質(zhì)離子發(fā)生定向移動,利用交換膜對離子的選擇透過作用來對水質(zhì)進行提純的一種科學(xué)的水處理技術(shù)。電滲析器的一對電極之間,通常由陰膜,陽膜和隔板(甲、乙)多組交替排列,構(gòu)成濃室和淡室(即陽離子可透過陽膜,陰離子可透過陰膜).淡室水中陽離子向負極遷移透過陽膜,被濃室中的陰膜截留；水中陰離子向正極方向遷移陰膜,被濃室中的陽膜截留,這樣通過淡室的水中離子數(shù)逐漸減少,成為淡水,而濃室的水中,由于濃室的陰陽離子不斷涌進,電介質(zhì)離子濃度不斷升高,而成為濃水,從而達到淡化,提純,濃縮或精制的目的。

　　自來水中常含有鈉、鈣、鎂、氯、硝酸鹽、矽等溶解鹽。這些鹽是由負電離子（負離子）和正電離子（正離子）組成。反滲透可以除去其中超過99%的離子。自來水也含有微量金屬，溶解的氣體（如CO2）和其他必須在工業(yè)處理中去除的弱離子化的化合物（如矽和硼）。

　　交換反應(yīng)在模組的純化學(xué)室進行，在那里陰離子交換樹脂用它們的氫氧根據(jù)離子（OH）來交換溶解鹽中的陰離了（如氯離子C1）。相應(yīng)地，陽離子交換樹脂用它們的氫離子（H）來交換溶解鹽中的陽離子（如Na）。

　　在位于模組兩端的陽極（+）和陰極（-）之間加一直流電場。電勢就使交換到樹脂上的離子沿著樹脂粒的表面遷移并通過膜進入濃水室。陽極吸引負電離子（如OH，CI）這些離子通過陰離子膜進入相臨的濃水流卻被陽離子選擇膜阻隔，從而留在濃水流中。陰極吸引純水流中的陽離子（如H，Na）。這些離子穿過陽離子選擇膜，進入相臨的濃水流卻被陰離子膜陰隔，從而留在濃水流中。當水流過這兩種平行的室時，離子在純水室被除去并在相臨的濃水流中聚積，然后由濃水流將其從模組中帶走。在純水及濃水中離子交換樹脂的使用是ElectropupreEDI技術(shù)和的關(guān)鍵。一個重要的現(xiàn)象在純水室的離子交換樹脂中發(fā)生。在電勢差高的局部區(qū)域，電化學(xué)反應(yīng)分解的水產(chǎn)生大量的H和OH。在混床離子交換樹脂中局部H和OH的產(chǎn)生使樹脂和膜不需要添加化學(xué)藥品就可以持續(xù)再生。

　　EDI 膜堆是由夾在兩個電極之間一定對數(shù)的單元組成。在每個單元內(nèi)有兩類不同的室：待除鹽的淡水室和收集所除去雜質(zhì)離子的濃水室。淡水室中用混勻的陽、陰離子交換樹脂填滿，這些樹脂位于兩個膜之間：只允許陽離子透過的陽離子交換膜及只允許陰離子透過的陰離子交換膜。樹脂床利用加在室兩端的直流電進行連續(xù)地再生，電壓使進水中的水分子分解成 H+及 OH－，水中的這些離子受相應(yīng)電極的吸引，穿過陽、陰離子交換樹脂向所對應(yīng)膜的方向遷移，當這些離子透過交換膜進入濃室后， H +和 OH－結(jié)合成水。這種 H+和 OH－的產(chǎn)生及遷移正是樹脂得以實現(xiàn)連續(xù)再生的機理。

　　當進水中的 Na+及 CI－等雜質(zhì)離子吸咐到相應(yīng)的離子交換樹脂上時，這些雜質(zhì)離子就會發(fā)生象普通混床內(nèi)一樣的離子交換反應(yīng)，并相應(yīng)地置換出 H+及 OH－。一旦在離子交換樹脂內(nèi)的雜質(zhì)離子也加入到 H+及 OH－向交換膜方向的遷移，這些離子將連續(xù)地穿過樹脂直至透過交換膜而進入濃水室。這些雜質(zhì)離子由于相鄰隔室交換膜的阻擋作用而不能向?qū)?yīng)電極的方向進一步地遷移，因此雜質(zhì)離子得以集中到濃水室中，然后可將這種含有雜質(zhì)離子的濃水排出膜堆。

電去離子（EDI）系統(tǒng)的優(yōu)點

　　1. 無需酸堿再生： 在混床中樹脂需要用化學(xué)藥品酸堿再生， 而EDI則消除了這些有害物質(zhì)的處理和繁重的工作。保護了環(huán)境。

　　2. 連續(xù)、簡單的操作： 在混床中由于每次再生和水質(zhì)量的變化，使操作過程變得復(fù)雜，而EDI的產(chǎn)水過程是穩(wěn)定的連續(xù)的， 產(chǎn)水水質(zhì)是恒定的，沒有復(fù)雜的操作程序，操作大大簡便化。

　　3. 降低了安裝的要求：EDI系統(tǒng)與相當處理水量的混床相比，有較不的體積，它采用積木式結(jié)構(gòu)，可依據(jù)場地的高度和窨靈活地構(gòu)造。模塊化的設(shè)計， 使EDI在生產(chǎn)工作時能方便維護。

電去離子（EDI）系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域

　　1、電廠化學(xué)水處理

　　2、電子、半導(dǎo)體、精密機械行業(yè)超純水

　　3、食品、飲料、飲用水的制備

　　4、小型純水站，團體飲用純水

　　5、精細化工、精尖學(xué)科用水

　　6、其他行業(yè)所需的高純水制備

　　7、制藥工業(yè)工藝用水

　　8、海水、苦咸水的淡化

基本簡介

　　反滲透膜是實現(xiàn)反滲透的元件，是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料制成。如醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直徑一般在0.5～10nm之間，透過性的大小與膜本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。有的高分子材料對鹽的排斥性好，而水的透過速度并不好。有的高分子材料化學(xué)結(jié)構(gòu)具有較多親水基團，因而水的透過速度相對較快。因此一種滿意的反滲透膜應(yīng)具有適當?shù)臐B透量或脫鹽率。

　　反滲透膜應(yīng)具有以下特征：（1）在高流速下應(yīng)具有高效脫鹽率；（2）具有較高機械強度和使用壽命；（3）能在較低操作壓力下發(fā)揮功能；（4）能耐受化學(xué)或生化作用的影響；（5）受pH值、溫度等因素影響較小；（6）制膜原料來源容易，加工簡便，成本低廉。

　　反滲透膜的結(jié)構(gòu)，有非對稱膜和均相膜兩類。當前使用的膜材料主要為醋酸纖維素和芳香聚酰胺類。其組件有中空纖維式、卷式、板框式和管式。可用于分離、濃縮、純化等化工單元操作，主要用于純水制備和水處理行業(yè)中。

　　原理：反滲透又稱逆滲透，一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側(cè)的料液施加壓力，當壓力超過它的滲透壓時，溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側(cè)得到透過的溶劑，即滲透液；高壓側(cè)得到濃縮的溶液，即濃縮液。若用反滲透處理海水，在膜的低壓側(cè)得到淡水，在高壓側(cè)得到鹵水?！》礉B透時，溶劑的滲透速率即液流能量N為：　N=Kh（Δp－Δπ) 式中Kh為水力滲透系數(shù)，它隨溫度升高稍有增大；Δp為膜兩側(cè)的靜壓差；Δπ為膜兩側(cè)溶液的滲透壓差。稀溶液的滲透壓π為：　π=iCRT　式中i為溶質(zhì)分子電離生成的離子數(shù)；C為溶質(zhì)的摩爾濃度；R為摩爾氣體常數(shù)；T為溫度。　反滲透通常使用非對稱膜和復(fù)合膜。反滲透所用的設(shè)備，主要是中空纖維式或卷式的膜分離設(shè)備?！》礉B透膜能截留水中的各種無機離子、膠體物質(zhì)和大分子溶質(zhì)，從而取得凈制的水。也可用于大分子有機物溶液的預(yù)濃縮。由于反滲透過程簡單，能耗低，近20年來得到迅速發(fā)展。現(xiàn)已大規(guī)模應(yīng)用于海水和苦咸水（見鹵水）淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理，并與離子交換結(jié)合制取高純水，目前其應(yīng)用范圍正在擴大，已開始用于乳品、果汁的濃縮以及生化和生物制劑的分離和濃縮方面。

反滲透膜過濾

　　反滲透膜能截留大于0.0001微米的物質(zhì)，是精細的一種膜分離產(chǎn)品，其能有效截留所有溶解鹽份及分子量大于100的有機物，同時允許水分子通過。

材料

反滲透膜

　　根據(jù)脫鹽的需要，經(jīng)過大量的研究試驗，從大量的高分子材料中篩選出了醋酸纖維素（CA）和芳香聚酰胺兩大類膜材料。

　　此外，復(fù)合膜的表皮層還用到了其他一些特殊材料。

醋酸纖維素

　　醋酸纖維素又稱乙酰纖維素或纖維素醋酸酯。常以含纖維素的棉花、木材等為原料，經(jīng)過酯化和水解反應(yīng)制成醋酸纖維素，再加工成反滲透膜。

聚酰胺

　　聚酰胺包括脂肪族聚酰胺和芳香族聚酰胺兩大類。20世紀70年代應(yīng)用的主要是脂肪族聚酰胺，如尼龍—4、尼龍—6和尼龍—66膜；目前使用多的是芳香族聚酰胺膜。膜材料為芳香族聚酰胺、芳香族聚酰胺—酰肼以及一些含氮芳香聚合物。

　　芳香族聚酰胺膜適應(yīng)的pH范圍可以寬到2~11，但對水中的游離氯很敏感。

復(fù)合膜

　　復(fù)合膜的特征是主要由以上兩種材料制成，它是以很薄的致密層和多孔支撐層復(fù)合而成。多孔支撐層又稱基膜，起增強機械強度的作用；致密層也稱表皮層，起脫鹽作用，故又稱脫鹽層。脫鹽層厚度一般為50nm，薄的為30nm。

　　由單一材料制成的非對稱膜有下列不足之處：

　　1、致密層和支持層之間存在被壓密的過渡層。

　　2、表皮層厚度薄極限為100nm，很難通過減小膜厚度降低推動壓力。

　　3、脫鹽率與透水速度相互制約，因為同種材料很難兼具脫鹽和支撐兩者均優(yōu)。

　　復(fù)合膜很好地解決了上述問題，它可以分別針對致密層和支持層的要求選擇脫鹽性能好的材料和機械強度高的材料。從而復(fù)合膜的致密層可以做得很薄，有利于降低拖動壓力；同時消除了過渡區(qū)，抗壓密性能好。

　　基膜的材料以聚砜為普遍，其次為聚丙烯和聚丙烯腈。因為聚砜價廉易得，制膜簡單，機械強度好，抗壓密性能好，化學(xué)性能穩(wěn)定，無毒，能抗生物降解。

　　為進一步增強多孔支撐層的強度，常用聚酯無紡布。

　　脫鹽層的材料主要為芳香聚酰胺。此外還有哌嗪酰胺、丙烯-烷基聚酰胺與縮合尿素、糠醇與三羥乙基異氰酸酯、間苯二胺與均苯三甲酰氯等。

反滲透膜主要性能指標

脫鹽率

　　脫鹽率=（1–產(chǎn)水含鹽量/進水含鹽量）×100%

　　膜元件的脫鹽率在其制造成形時就已確定，脫鹽率的高低取決于膜元件表面超薄脫鹽層的致密度，脫鹽層越致密脫鹽率越高，同時產(chǎn)水量越低。反滲透對不同物質(zhì)的脫鹽率主要由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子量決定，對高價離子及復(fù)雜單價離子的脫鹽率可以超過99%，對單價離子如：鈉離子、鉀離子、氯離子的脫鹽率稍低，但也可超過了98%（膜使用時間越長，化學(xué)清洗次數(shù)越多，反滲透膜脫鹽率越低。）；對分子量大于100的有機物脫除率也可過到98%，但對分子量小于100的有機物脫除率較低。

透過速度

　　水通量——指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水能力，即單位時間內(nèi)透過膜水量，通常用噸/小時或加侖/天來表示。

　　鹽透過速度——在單位時間、單位膜面積上透過的鹽量，也叫透鹽率、鹽通量。

回收率

　　回收率——指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過液的百分比。依據(jù)預(yù)處理的進水水質(zhì)及用水要求而定的。膜系統(tǒng)的回收率在設(shè)計時就已經(jīng)確定，

　　回收率=（產(chǎn)水流量/進水流量）×100%

中國反滲透膜研究歷史

　　反滲透裝置結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡單、操作簡便、能耗低，在常溫下操作，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

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