EDI工程手冊(中文).doc

OEM 工程手冊 / OEM Engineering ManualXL 系列EDI / XL Series EDI 包含OEM客戶對Electropure的XL系列連續(xù)電除鹽產(chǎn)品的成功的安裝、操作和維護信息Contains information for the successful installation, operation, and maintenance of Electropures “XL” Electrodeionization products by an OEM customer.工程手冊: 版本V2.7.0C (XL)校正日期: 2007年5月Manual: Version2.7.0C(XL)Updated: May 2007照片: XL-500R 伊樂科環(huán)?？萍?(上海)有限公司 Electropure Environmental Technology (Shanghai) Co., Ltd.網(wǎng) 址： Website：, 全球分布和聯(lián)系方式日本AMP Ionex /MihameToranomon Kotohira TowerMinato-Ku 1-2-8 ToranomonTokyo, Japan,105-8437 +81.3.4570.3819+81.3.4570.3806 韓國Innomeditech, Inc.4F Hawoo Bldg, 552-7, Dogok 1-Dong, Gangnam-Gu, Seoul, Korea 135-858+82.2.578.8827+82.2.578.8828 faxwww.innomeditech.co.kr中國伊樂科環(huán)保科技(上海)有限公司上海市普陀區(qū)真北路988號7號樓117室Tel: 61526137F印度Evergreen Technologies, Pvt., Ltd.3-D Maker Bhavan-218 New Marine Lines,Mumbai, India 400 020.+91.22.2201.2461+91.22.2201.0024 總公司/美國Headquarters Snowpure ,LLC.130 Calle Iglesia San Clemente,CA 92672 USA+1.949.240.2188+1.949.240.2184 faxE-mail: 目錄 全球分布和聯(lián)系方式 2目錄表 3第1章：Electropure EDI 技術(shù) 6Electropure EDI概述比傳統(tǒng)離子交換DI優(yōu)越之處電去離子（EDI）工藝Electropure EDI技術(shù)總述圖1：Electropure EDI 工藝原理示意圖Electropure EDI工藝詳細描述各種離子去除特性污染物的影響術(shù)語表Electropure EDI的知識產(chǎn)權(quán)EDI技術(shù)總結(jié)第2章：產(chǎn)品描述和產(chǎn)品指南 13產(chǎn)品應(yīng)用和純度特性EDI產(chǎn)品指南：“ELECTROPURETM 的XL系列產(chǎn)品”模塊的重新組合第3章：常規(guī)操作、條件和特性 16標準操作和測試條件定義運行進水特性EDI模塊的電力成本直流電源供給要求第4章：工藝變量的影響 18所加電壓 最佳電壓產(chǎn)水質(zhì)量與電壓關(guān)系電流與進水電導(dǎo)率的關(guān)系穩(wěn)定工作狀態(tài)離子特性離子大小離子電荷樹脂對離子選擇性系數(shù)容易去除的離子（Na+、Cl-、Ca2+、H+、OH-）大直徑、帶弱電的離子(CO2、硅、硼酸)溫度壓力降與溫度的關(guān)系模塊電阻和溫度的關(guān)系產(chǎn)水品質(zhì)和溫度的關(guān)系（操作條件的再優(yōu)化）電阻率表的溫度校驗流量壓力降與流量的關(guān)系 圖2：XL系列產(chǎn)品的壓力降出水口壓力對產(chǎn)水品質(zhì)和內(nèi)部泄露的影響進水電導(dǎo)率產(chǎn)水質(zhì)量（在設(shè)計值和最大流量情況下）第5章：水的品質(zhì)優(yōu)化 24基本原理電壓驅(qū)動力電流強度離子平衡和pH值“離子前沿”區(qū)域的影響第6章：系統(tǒng)設(shè)計方案與安全保障 26Electropure EDI預(yù)處理理念EDI系統(tǒng)的保護與控制一個最佳EDI系統(tǒng)的構(gòu)成描述一個EDI模塊的P&ID設(shè)計圖3：一個簡單EDI系統(tǒng)的P&ID設(shè)計圖多個模塊設(shè)計帶有二級RO系統(tǒng)的設(shè)計安裝說明第7章：XL系列EDI模塊清洗和維護 34進水 鹽/硬度沉淀離子交換樹脂(TOC有機污染)顆粒污染電源和再生電極連接器螺栓外部清洗第8章：解決問題和故障排除 36 第9章：輔助設(shè)備和備選項 37第10章： Electropure的XL系列模塊圖紙 38圖4：模塊外形圖和尺寸圖5：裝配參考圖圖6：配管方案第11章：Electropure 公司的質(zhì)量保證條款 41第12章：Electropure公司的條款和條件 42第13章：安全性 43電氣安全電化學(xué)安全第14章：附錄 44附錄#1：酸的清洗程序/在濃水室中的結(jié)垢 附錄#2：樹脂清洗程序/進水側(cè)有機物/產(chǎn)水端附錄#3：重新調(diào)整XL系列螺栓扭矩 圖7：力矩順序附錄#4：模塊消毒程序附錄#5：模塊再生程序附錄#6：Electropure EDI模塊的數(shù)據(jù)表格形式附錄#7：EDI能源消耗和電力成本附錄#8：通過反滲透（RO）和電去離子（EDI）技術(shù)去除二氧化硅附錄#9：EDI模塊預(yù)防冰凍程序 附錄10：Electropure EDI模塊材料符合（FDA）美國食品及藥物管理局標準附錄#11：RO預(yù)處理中CO2的連續(xù)控制第1章：Electropure EDI 技術(shù) Electropure EDI概述采用Electropure公司的專利產(chǎn)品-電去離子設(shè)備（EDI設(shè)備）可以滿足日益增長的對高純水的需求。Electropure，從前的HOH水技術(shù)公司，在20世紀80年代一直是EDI技術(shù)的帶頭人。發(fā)布于1984年的OHare 專利奠定了EDI技術(shù)的基礎(chǔ)。EDI工藝系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的DI混合樹脂床來制造去離子水。與DI樹脂不同的是，EDI在更換樹脂床或使用化學(xué)試劑進行樹脂再生時并不需要關(guān)閉系統(tǒng)。正因為如此，EDI：l 水質(zhì)不穩(wěn)定因素減少到最少l 最少的運行成本EDI主要是從與反滲透（RO）及其它純化設(shè)備處理過的水中去除離子。我們的高質(zhì)量模塊可以連續(xù)產(chǎn)生高達18.2M.cm的超純水。EDI可以連續(xù)運行或者間歇運行。比傳統(tǒng)離子交換DI優(yōu)越之處l EDI不需要酸堿化學(xué)試劑用于再生（就像離子交換系統(tǒng)DI的樹脂再生）l EDI再生時不需要關(guān)閉設(shè)備l Electropure EDI模塊在市場上每單位流量中最小、最輕，因此EDI趨于緊湊l 產(chǎn)品水水質(zhì)穩(wěn)定一致l 所需能源少l 資金的使用經(jīng)濟節(jié)約了運行費用電去離子（EDI）工藝Electropure EDI的設(shè)計包括了兩個成熟的水凈化技術(shù)電滲析和離子交換樹脂除鹽。通過這種革命性的技術(shù)，用較低的能源成本就能去除溶解鹽，而且不需要化學(xué)再生；它能產(chǎn)生好幾個兆歐（Mcm）電阻率的高質(zhì)量純水，且能夠連續(xù)穩(wěn)定大流量的生產(chǎn)。Electropure EDI通過一個電勢迫使離子從進水流中分離出來，再進入與進水流毗連的水流中。EDI與ED不同的是在淡水室中使用了樹脂這種樹脂允許離子在很低電導(dǎo)率的水中更快地遷移。樹脂在穩(wěn)定狀態(tài)下工作，它們的工作不像一個離子匯聚庫，而更像是一個離子輸送的導(dǎo)體。Electropure EDI技術(shù)總述圖1： Electropure EDI工藝原理示意圖電去離子（EDI）工藝采用一種離子選擇性膜和離子交換樹脂夾在直流電壓下兩個電極之間（陽極（+）和陰極(-)），在兩極間的直流電源電場從RO預(yù)處理過的水中去除離子。離子選擇性膜同離子交換樹脂有著相同的工作原理和原材料，他們用于將某種特定的離子進行分離。陰離子選擇性膜允許陰離子透過而不能透過陽離子，陽離子選擇性膜允許陽離子透過而不能透過陰離子，這兩種膜不允許水透過。通過在一個層狀、框架式的組件中放置不同的陰離子選擇性膜和陽離子選擇性膜，就建立了并列交替的淡水室和濃水室。離子選擇性膜被固定在一個惰性的聚合體框架上，框架內(nèi)裝填混合樹脂就形成淡水室，淡水室之間的層就形成了濃水室。EDI基本重復(fù)單元叫做“膜對”，見插圖1。模塊的膜對放置在兩個電極之間，兩電極提供直流電場給模塊。在提供的直流電場推動下，離子通過膜從淡水室被輸送到濃水室。因此，當水通過淡水室流動時，逐步達到無離子狀態(tài)，這股水流就是產(chǎn)品水流。流入Electropure EDI模塊的RO水被分成了三股獨立的水流：1. 產(chǎn)水水流（高達99%的水回收率）2. 濃水水流（一般為510%，可以循環(huán)回流到RO進水）3. 極水水流（0.51%，陽極+陰極統(tǒng)一排放）濃水室和產(chǎn)水室（純化）在由變換的陰離子和陽離子滲透膜組成的蜂窩式的堆棧中形成單絲屏幕空格。這些形成了兩個截然不同的、變換的流體腔體。嵌入高聚材料框架的離子選擇性膜和裝滿離子交換樹脂形成純化室。EDI基本的工作單元稱為“膜對”在圖2中畫出?！澳Α倍褩Ｎ挥诮o模塊施加直流電壓（DC）的兩個電極之間。第3股水流（極水）持續(xù)不斷地流過陽極和陰極，陽極液首先流入陽極室，陽極室是位于陽極和臨近的陰離子選擇性膜之間，在該室PH值下降，產(chǎn)生Cl2和O2。極水流然后流入陰極室，陰極室是位于陰極（-）和一個臨近的陽離子選擇性膜之間。在陰極室，產(chǎn)生H2（氫氣），因此，極水室排出不想要的氯氣、氧氣和氫氣。Electropure EDI工藝詳細描述來自城市水源的水中含有鈉、鈣、鎂、氯化物、硝酸鹽、碳酸氫鹽、二氧化硅等溶解鹽。這些鹽由帶負電的離子（anion）和帶正電的離子（cation）組成。98%以上的離子都可以通過反滲透（RO）處理得以去除。城市的水源還含有有機物、溶解氣體（如：O2，、CO2）、微量金屬和其它微電離的無機化合物，這些雜質(zhì)在工業(yè)應(yīng)用過程當中必須去除（如硼和硅）。RO系統(tǒng)和其預(yù)處理也可以去除許多這些雜質(zhì)。RO產(chǎn)水（EDI進水）的電導(dǎo)率理想范圍一般在4-20S/cm，而根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，超純水或去離子水的電阻率一般在2-18.2M.cm之間。通常，EDI進水離子越少，其產(chǎn)品水質(zhì)量越高。Electropure EDI工藝從水中去除不想要的離子，依靠在淡水室的樹脂吸附離子，然后將它們遷移到濃水室中。離子交換反應(yīng)在模塊的淡水室中進行，在那里陰離子交換樹脂釋放出氫氧根離子（OH-）而從溶解鹽（如氯化物、Cl-）中交換陰離子。同樣，陽離子交換樹脂釋放出氫離子（H+）而從溶解鹽中(如鈉、Na+)交換陽離子。從水流中去除離子的吸附步驟，在模塊中的停留是有限的（近似1015秒）。當被吸附時，離子僅僅被外在的直流電場驅(qū)動遷移。一個直流（DC）電場通過放置在組件一端的陽極（+）和陰極（-）實現(xiàn)。電壓驅(qū)動這些被吸收的離子沿著樹脂球的表面移動，然后穿過離子選擇性膜進入濃水室。直流電場也裂解水分子形成氫氧根離子和氫離子：H2O=OH-+H+在圖1中，離子交換膜由垂直線表示，這些垂直線根據(jù)離子穿透性的不同標注成不同的幾項。因為這些離子選擇性膜不允許水穿過，所以他們對水流來說是個屏障。帶負電的陰離子（如OH-、Cl-）被吸引到陽極（+）,并且被陰極排斥。這些離子穿過陰離子選擇性膜，進入相鄰的濃水室，而不會穿過相鄰的陽離子選擇性膜，并滯留在濃水室，并隨濃水流出濃水室。在淡水室中帶正電的陽離子（如H+、Na+）被吸引到陰極（-）,并且被陽極排斥。這些離子穿過陽離子選擇性膜進入臨近的濃水室，他們在那里被臨近的陰離子選擇性膜阻擋，并隨濃水流出濃水室。在濃水室中，仍然維持電中性。從兩個方向輸送過來的離子彼此相互中和。從電源流過來的電流跟移動離子的數(shù)目成比例。水裂解離子（H+和OH-）和現(xiàn)存的離子都被遷移并且被加到所要求的電流之中。當水流流過兩種不同類型的腔體時，淡水室中的離子就會完全被去除，同時被收集到鄰近的濃水流之中，這就可以從模塊中帶走被去除了的離子。在淡水室和（或）濃水室中使用離子交換樹脂是Electropure EDI的關(guān)鍵技術(shù)和專利。在淡水室中還會發(fā)生一個重要現(xiàn)象，在電勢梯度高的特定區(qū)域，電化學(xué)“分解”能夠使水產(chǎn)生大量的H+和OH-離子。這些區(qū)域中產(chǎn)生的H+和OH-離子在混合的離子交換樹脂中可以使樹脂和膜不斷再生，并且不需要外加化學(xué)試劑。恰當?shù)奶幚鞥DI進水對于EDI理想的性能表現(xiàn)和EDI系統(tǒng)無故障工作是一個基本要求（實際上對于任何基于離子交換樹脂的去離子系統(tǒng)都是這樣）。進水流中的污染物質(zhì)對去離子組件會產(chǎn)生負面影響，要么增加維修頻率，要么減少模塊的使用壽命。因此，RO系統(tǒng)的品質(zhì)和它的預(yù)處理是需要審定的。 各種離子去除特性在EDI除鹽過程中用相同的效率并不能去除所有的離子。這個事實會影響產(chǎn)品水的質(zhì)量和純度。l 首先去除簡單離子。離子以電荷最大、質(zhì)量最小和樹脂對其吸附能力最大的去除效率最高。這些典型的離子包括： H+、OH-、Na+、Cl-、Ca+2和SO4-2 (和一些相似的離子)。在EDI模塊的第一個區(qū)域，相較其它離子，這些離子優(yōu)先被去除。這些離子的數(shù)量直接影響到其它離子的去除。自H+和OH-離子變得平衡后，PH值接近7.0。EDI模塊的第一個個區(qū)域被稱為“工作床”。l 其次去除中等強度離子和極化離子 (例如，CO2)。CO2是最常見的EDI進水組成。CO2有著復(fù)雜的化學(xué)發(fā)應(yīng)，依據(jù)其H+離子當?shù)貐^(qū)域的濃度，被認為是可以適度的離子化：CO2 + H2O = H2CO3 = H+ + HCO3- = 2H+ + CO3-2當PH值在這個部分接近7.0左右時，大部分CO2以重碳酸鹽(HCO3-)形式存在。重碳酸鹽被陰離子樹脂微弱地吸附，如此仍然不能與“簡單”離子(例如Cl-、和SO4-2) 相抗衡。在EDI模塊的第二個區(qū)域， CO2(包括它所有的形式)相較于強度更加微弱的離子優(yōu)先被去除。EDI進水中CO2和HCO3-的數(shù)量強烈影響產(chǎn)品水最終的電阻率以及二氧化硅和硼的去除效率。在Electropure XL系列產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)，只要CO2(其所有形式)少于5mg/L，就能得到高品質(zhì)的超純水。如果CO2含量是大于10mg/L，它會影響離子的總體去除率以及嚴重影響EDI產(chǎn)品水的品質(zhì)和二氧化硅的去除。l 最后去除強度微弱的離子 (例如.，溶解的二氧化硅和硼)。因為例如二氧化硅分子的離子化能力相當微弱，并且難吸附在離子交換樹脂上，使用任何反電離過程都很難將之去除。如果已經(jīng)去除了所有的“簡單”離子， 并且去除了所有CO2，EDI模塊就能集中去除電離能力微弱的物質(zhì)種類。在模塊第三個區(qū)域的停留時間非常重要。停留時間越長，去除效率就越高。第三個區(qū)域較長的停留時間，需要RO產(chǎn)品水的電導(dǎo)率達到最小（去除大量“簡單”離子）同時使RO產(chǎn)水中CO2的數(shù)量最少化。 EDI模塊的第二個區(qū)域和第三個區(qū)域被成為“拋光床”。l EDI進水中不同的離子種類，以及它們的濃度，直接影響著EDI的工作性能和效率。污染物的影響消極影響EDI工藝的主要污染物包括：硬度(鈣、鎂)、有機物（TOC）、顆粒、SDI、活性金屬（鐵、錳）、氧化劑（氯、臭氧）和二氧化碳。為RO/EDI系統(tǒng)設(shè)計的預(yù)處理過程要能夠從進水流中盡可能除去這些污染物。在以下的進水章節(jié)給出了最低要求。為了加強EDI的性能，較好的系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)該會大大低于這個水平。手冊后面還列出了水處理方法的建議。硬離子能夠?qū)е路礉B透和EDI單元引起結(jié)垢，這時，在濃水室中陰離子選擇性膜表面pH值很高，濃水室中的壓力降將會升高，電流效率則會降低。Electropure EDI模塊的設(shè)計可以避免結(jié)垢，然而最小的進水硬度可以延長兩次清洗之間的時間。有機物質(zhì)（TOC）能被樹脂和膜表面吸附，會引起活性層受阻，一旦樹脂和膜受阻，去離子的效率將會降低，模塊電阻也會增加。顆粒物質(zhì)（SDI）、膠體和懸浮顆粒大量涌入會造成膜和樹脂的阻塞。樹脂的微孔阻塞使通過模塊的壓力降上升。鐵和其它活性金屬可以崔化氧化樹脂，并且可以強烈的被樹脂和膜吸附，從而使其能力衰減，這些在低ppm濃度就會發(fā)生。氯和臭氧會損壞離子交換樹脂和離子選擇性膜并且導(dǎo)致樹脂疏松，從而降低容量。氯是一種氧化劑，氧化后使TOC顯著增長，其副產(chǎn)物會使陰離子樹脂和膜引起污染，降低樹脂交換性能，氧化也能引起樹脂裂解和壓力降上升，模塊壽命縮短。理想的濃度水平為零。CO2：二氧化碳有兩個影響，第一，CO32-與Ca2+和Mg2+起反應(yīng)形成碳酸鹽結(jié)垢。這種水垢隨進水濃度、溫度和pH值的變化而變化。第二，因為CO2的電荷隨它的pH值的變化而變化，而且通過RO或EDI去除它都要依電荷而定，所以它的去處效率將會不斷變化。即使低的CO2水平（低于5ppm）也能影響產(chǎn)品水電阻率和硅硼的去除效率。術(shù)語表陰離子：一種帶有一個或多個負電荷（如Cl-、OH-、SO42-）的離子（帶電原子或原子團）。陽極：一種帶正電的電極，吸引陰離子，表層涂鈦。陽極電解液：陽極附近含有陰離子和收集氣體的水溶液。陰極：一種帶負電的電極，吸引陽離子，通常由不銹鋼制作。陰極電解液：陰極附近含有陽離子和收集氣體的水溶液。陽離子：一種帶有一個或多個陽電荷（如Na+、NH4+和Ca2+）的離子（帶電原子或原子團）。濃水流：流經(jīng)濃水室并收集離子的水流。電導(dǎo)率：水傳導(dǎo)電流能力的一個電學(xué)測量參數(shù)，其值隨水中離子的濃度和水溫的變化而變化。單位是S/cm，一般是指25。直流（DC）電流：電流不改變狀態(tài)，在EDI系統(tǒng)中與移動的離子數(shù)量成比例，包括水裂解的離子。直流（DC）電壓：電壓不改變極性。電去除離子只有在這種形式的能量下才能發(fā)生。在直流電壓中會有一些交流的電壓成份存在。電極：傳導(dǎo)電場的金屬板（陽極和陰極），并且促進電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，電極通過導(dǎo)線與外部電源相連。電解液：電極附近的離子溶液。Electropure 單元將兩種電解液匯成一股，在通過“電解液出口”導(dǎo)出端口將它們輸送到模塊之外。進水：垂直進入EDI模塊的水。它將供應(yīng)給淡水室、濃水室和極水室。這種水的水源就是反滲透的產(chǎn)品水。GPM(gpm)：加侖每分鐘。水流量的一個測量參數(shù)。1.0gpm相當于227升/小時，4.4gpm相當于1.0m3/hr。離子交換膜：含有離子交換基團，對陰離子或陽離子具有選擇性作用的薄膜，且不允許水通過。離子交換樹脂：含有離子交換基團，對陰離子或陽離子具有吸附作用的樹脂球。兆歐：（M.cm）電學(xué)測量參數(shù)的單位，用于計量從去離子系統(tǒng)中出來的水的純度。它是一個電阻參數(shù)。不含雜質(zhì)的超純水在25C時可以達到18.24兆歐.厘米（Mcm）。PH值：氫離子（H+）濃度的一個測量參數(shù)。PH值用對數(shù)從0到14來表述。 PH值為0或在0附近的是強酸性，PH值為7為中性，PH值為14或在14附近是強堿性。分解：水在電流的作用之下分解成H+和OH-，這種情況發(fā)生在淡水室中離子相應(yīng)較少而電壓較強的情況下。它導(dǎo)致水的分解以傳導(dǎo)電流。一般情況下電流靠溶解鹽中的離子傳導(dǎo)。PH值的波動一般跟分解作用有關(guān)。水的極化分解作用可以使離子交換樹脂再生。ppb：十億分之一，或g/l。用于衡量水中離子的數(shù)量，如：超純水中的硅含量。ppm:百萬分之一，或mg/l。用于標識水中總?cè)芙夤腆w數(shù)目（TDS）的參數(shù)單位。這個參數(shù)單位一般用于描述進入EDI模塊的水流的純度。在低電導(dǎo)率時，1ppm近似等于2s/cm。成品（淡水）水流：流經(jīng)純化室或淡水室的水流。這股水流就是去離子水。電阻率：描述水阻擋電流的能力的測量參數(shù)。離子濃度降低，電阻率就增加；離子濃度增加，電阻率就降低。這個參數(shù)與用EDI實現(xiàn)的去離子水平有關(guān)。不含雜質(zhì)的超純水在25可以達到18.24 M.cm。鹽：由金屬或帶正電的根原子團完全或部分取代酸中的氫離子之后形成的一種化合物。鹽類舉例：酸金屬或帶正電的根原子團鹽HCl鈉(Na+)NaClH2SO4鈣(Ca+2)CaSO4HNO3鎂(Mg+2)Mg(NO3)2H2SO4鉀(k+)KHSO4TOC:總有機碳：水樣品中活性有機化合物的含量數(shù)目參數(shù)。非有機炭總量（CO2）為從總碳中減去有機碳后剩下的部分。用ppm或毫克/升表示。USP超純水：USP質(zhì)量要求，被采用蒸餾、離子交換、電去離子技術(shù) 、或其它恰當?shù)墓に噷⑺兓?，遵從EPA(美國環(huán)?？偸?飲用水規(guī)則并且包含無額外物質(zhì)存在。Electropure EDI的知識產(chǎn)權(quán)Electropure公司，以前的HOH水技術(shù)公司，擁有形成EDI技術(shù)基礎(chǔ)的OHare專利（美國專利號：US4,465,573）。它同時還有一個改良性工作專利，是關(guān)于離子交換膜技術(shù)的專利（美國專利號：US6,503,957）。其他公司擁有關(guān)于EDI在系統(tǒng)中應(yīng)用的知識產(chǎn)權(quán)。Electropure 公司不默許推薦她的用戶使用其它知識產(chǎn)權(quán)，并且沒有義務(wù)代表她的用戶在他們設(shè)計的系統(tǒng)中為其組建、安裝或是操作EDI。EDI技術(shù)總結(jié)Electropure受專利權(quán)保護的電去離子（EDI）模塊的高效性能，在連續(xù)的電去離子過程中已經(jīng)得到驗證。“Electropure XL系列”EDI對DI混合樹脂床系統(tǒng)來說是個非常經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型產(chǎn)品，它有著許多優(yōu)點。雖然建設(shè)EDI系統(tǒng)的基建成本比混合樹脂床系統(tǒng)高，但是運行成本和其它的工藝優(yōu)點對于使用Electropure EDI是大有裨益的。第2章：產(chǎn)品描述和產(chǎn)品指南 產(chǎn)品應(yīng)用和純度特性超純水用于微電子和半導(dǎo)體生產(chǎn)，也用于生物醫(yī)學(xué)和實驗室研究，還用于藥品制造業(yè)，作為蒸餾的預(yù)處理，發(fā)電過程當中的鍋爐水，食品和飲料業(yè)以及需要用到去離子水的各種工業(yè)領(lǐng)域。下面是典型的工業(yè)行業(yè)的離子含量規(guī)范。這些并不代表工業(yè)用純水中的全部規(guī)范，而只是與EDI 有關(guān)的一些規(guī)范指標。半導(dǎo)體超純水（來源：1993 年Balazs分析實驗室）：測試項目單位可達到可接受報警臨界電阻率功 25M.cm17.5溶解性二氧化硅ppb0.2310硼ppb電子級水 (ASTM D-19)：分類項目電子一級 E-I電子二級 E-II電子三級 E-III電子四級 E-IV電阻率(最小, Megohm.cm)18(95% 的時間),不小于 1717.5(90%的時間), 不小于16120.5SiO2 (總硅,最大, g/L)510501,000顆粒數(shù) (個/ml)1310100細菌(最大, ml)1/1,000 mL10/1,000 mL10 mL100 mL總有機碳TOC (最大, g/L)25503001,000內(nèi)毒素(EU/ml)0.030.25n/an/a銅 (最大, g/L)112500氯 (最大, g/L)11101,000鎳(最大, mg/L)0.112500硝酸鹽 (最大, mg/L)115500磷酸鹽 (最大, mg/L)115500鉀 (最大, g/L)225500鈉 (最大, g/L)0.5151,000硫酸鹽 (最大, mg/L)115500鋅 (最大, g/L)0.515500電子一級E-I ：這種水將被分類作為微電子用水，被使用在生產(chǎn)寬度在1.0m以下的產(chǎn)品設(shè)備上 。這是超純水在大容量和最臨界狀態(tài)的應(yīng)用。電子二級 E-II: 這種水將被分類作為微電子用水，被使用在生產(chǎn)寬度在5.0m以下的產(chǎn)品設(shè)備上。這種水應(yīng)該是足夠的為生產(chǎn)大多數(shù)大容積產(chǎn)品, 產(chǎn)品尺寸在1.0m 之上和在5.0m以下。電子三級 E-III: 這種水將被分類作為微電子用水，被使用在生產(chǎn)寬度在5.0m以上的產(chǎn)品設(shè)備上 。這種等級的水可以被使用來生產(chǎn)稍大的組件和一些小的組件，水中的痕量雜質(zhì)不會產(chǎn)生影響。電子四級E-IV:：電子級的水被分類可以作為非臨界電鍍用水和其它普通用途用水，這些水由于儲存在水箱因而會一直與大氣相接觸。來源: 奧斯莫利克斯Osmonics 純水手冊, 第2版, 1997年; ASTM 國際組織: .發(fā)電鍋爐水（與鍋爐壓力和用途有關(guān)）測試項目單位典型電阻率，25M.cm10-13總硅ppb5-20ASTM 試劑水：水的分類:IIIAB電阻率, MW.cm18.21.0TOC, ppb1050Na, Cl, ppb15硅, ppb33細菌/100 mL110內(nèi)毒素, EU/mL0.030.25制藥用水：根據(jù)各個國家法律規(guī)定的不同其要求也有所不同（如USP_XXIII,XXIV）。注意，在美國，WFI要求作最終處理，采用蒸餾，或者膜分離。USP純化水是被采用蒸餾、離子交換、電去離子技術(shù)或其它恰當?shù)墓に噷⑺兓駨拿绹鳨PA（美國環(huán)?？偸穑╋嬘盟?guī)則，并且包含無額外物質(zhì)存在。USP現(xiàn)在已經(jīng)在日本和歐洲的JP和EP標準形成了聯(lián)盟。在任一個USP水處理系統(tǒng)中，EDI都可以作為首選的工藝單元。測試項目單位USP-24限度電導(dǎo)率，25S/cm1.25 1級pH5.0-7.0TOCg/L500細菌cfu/mL2EDI產(chǎn)品指南：“Electropuretm 的XL系列產(chǎn)品”“Electropuretm XL”EDI系列模塊設(shè)計成為OEM純水系統(tǒng)中一種非常經(jīng)濟的模塊。與其它EDI組件相比，這種模塊在設(shè)計上具有下列優(yōu)點：能夠建立簡單的EDI系統(tǒng)一級RO的產(chǎn)水可以作為進水不需要有濃水的循環(huán)容易實現(xiàn)在整體式架子上的模塊排列重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊鋁制附件朝向正面配套防水的電氣附件在模塊的反面模塊組件和螺栓隱蔬在模塊內(nèi)部膜由Electropure公司自行研制內(nèi)部設(shè)計與EPM系列相同，并且已經(jīng)發(fā)展了許多年。“Electropuretm XL系列”模塊的流量范圍從50lph3.35m3/h（0.5gpm到14.75gpm）。每種模塊都有一個流量范圍推薦值。多個模塊可以并成幾乎是無限制的龐大系統(tǒng)，最大系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是150m3/hr（600gpm）。我們的高質(zhì)量模塊根據(jù)進水條件和操作條件的不同，可以產(chǎn)生 10-18.2M.cm的純水。下表列出了各種“Electropuertm XL系列”模塊的流量范圍。產(chǎn)品流量范圍gpm流量范圍m3/h工作電壓VDC尺寸寬9” 高22”寬210mm高560mmXL-100R1/4到3/450到150l/h48（3060）深：6”深：150mmXL-200R1/2到1 1/2100到300l/h100（60-120）7”180mmXL-300R1 1/2到 4300到900l/h150（100-160）9”230mmXL-400R3到70.7到1.5200（150-220）11”280mmXL-500R6到101.3到 2.3300（200-320）14”360mmXL-500RL7到14.751.6到 3.35350（200-390）16”410mm*精確尺寸（英寸和毫米）見尺寸圖紙。模塊的重新組合XL系列在設(shè)計上是一個可任意組合的單元。替換模塊比裝船往返重新組裝會更經(jīng)濟而且產(chǎn)生更少的環(huán)境影響。第3章：常規(guī)操作、條件和特性 標準操作和測試條件Electropure的EDI模塊性能主要依賴于不同的操作條件，包括OEM的系統(tǒng)設(shè)計。正因為如此，Electropure在發(fā)貨之前要在標準條件之下對模塊進行測試；我們模塊的質(zhì)量以制造控制工藝和最后的測試程序為準。Electropure不能保證在OEM的系統(tǒng)中各種過于具體的特殊性能，因為沒有控制設(shè)計和沒有控制系統(tǒng)的操作條件。Electropure對其模塊的設(shè)計和標準的產(chǎn)品測試非常有信心，其產(chǎn)品測試程序可以保證達到了優(yōu)越的模塊性能。各種工藝變量對質(zhì)量的影響將在下面的章節(jié)中討論。標準測試條件：Electropure用經(jīng)過活性碳過濾、軟化、微孔過濾以及5065%回收率的RO運行處理后的水進行測試。RO的產(chǎn)水質(zhì)量總含鹽量（TDS）范圍從2.5到4.0ppm，包括5ppm的CO2和200300ppb的硅。溫度范圍2030。每個模塊施加標準電壓和標準的流量。對于每一個模塊測試結(jié)果都是令人可接受的，并且保留每個模塊的記錄。應(yīng)客戶的要求，Electropure還可以在標準條件下，對現(xiàn)場安裝好的模塊重新進行測試，以確保質(zhì)量可靠。定義所加電壓：加在每個模塊陽極和陰極之間的直流電壓。所需電壓的大小主要取決于模塊中單元室的數(shù)目?？梢员硎境煞?單元。電流：流過每個模塊的直流電流。電流大小取決于RO進水的離子負荷，模塊的回收率和水的裂解數(shù)量?；旧吓c單元的數(shù)目無關(guān)。模塊電阻：等于電壓除以電流，一般用歐姆或歐姆/單元。電力需求：提供必要的電流與電壓的電力。一般用kW/gpm表示。電力效率：實際電流除以要求輸送進水離子的理論電流，以%表示。進水流：送入純化室一轉(zhuǎn)化成成品的水流，也可以包括送到濃水室和極水室的進水。產(chǎn)水：從純化室中出來的成品水。濃水：從收集離子的收集水中排除的廢液。一般是進水的510%。極水：從陽極和陰極室排除的廢液，一般是進水的0.51%?；厥章剩旱扔诋a(chǎn)水除以總進水流量。如果濃水流返回RO預(yù)處理系統(tǒng)，一般為99%。如果濃水排到下水道，則可能為90-95%。運行進水特性：以下是Electropure所能夠感保證的最低運行要求。精確值更多地接近設(shè)計目標，就能得到更理想的Electropure EDI模塊性能。v 水 源： 反滲透RO產(chǎn)水，電導(dǎo)率1-20 S/cm。最佳電導(dǎo)率在2-10 S/cm。v PH值： 5.0 to 9.5 (pH 7.0 至 8.0之間EDI有最佳電阻率性能，但硬度要低于常規(guī)值)，注意到典型的低PH值進水時由于CO2的存在而導(dǎo)致產(chǎn)水質(zhì)量下降。v 溫 度： 5C to 35C. 最佳質(zhì)量在25C。v 進水壓力： 0.150.5MPa (1.55 bar)，模塊壓力降取決于流量和溫度。v 出水壓力： 濃水和極水出水壓力要比產(chǎn)水出水壓力低。v 硬度(以CaCO3計)： 最大1.0 ppm在90%回收率時。v 有機物： TOC 最大0.5 ppm，建議檢測不出。v 氧化劑： 活性氯(Cl2)最大 0.05 ppm，建議檢測不出；臭氧(O3)最大0.02 ppm，建議檢測不出。v 金屬： 最大0.01 ppm Fe、Mn、變價性金屬離子v 硅： 最大0.5 ppm. 反滲透RO產(chǎn)水典型范圍是50-150 ppbv 總CO2： 建議小于5 ppm. 高于10 ppm時，產(chǎn)水品質(zhì)很大程度上依賴于CO2水平和PH值v 顆粒： 建議用無顆粒的反滲透RO產(chǎn)水（直接進入）或者將中間水箱的水采用1m預(yù)先過濾。EDI模塊的電力成本典型的XL-500模塊工作在300VDC，電流為2amps的情況下工作8個小時，成本1在美元以下。這是在假定電源的效率為85%，當?shù)氐碾娰M為每千瓦時0.12美元的條件下。見附錄7的能源和成本計算。直流電源要求電源必須為可以調(diào)節(jié)的直流電源，須有足夠的電源供給以保證在通常的操作條件和最高的極限工作條件下的使用。 電壓輸出應(yīng)該是可調(diào)的，且電壓范圍應(yīng)該包括再生條件。電源也應(yīng)該有限定電流容量以保護電源自己和EDI模塊，每個模塊可以單獨安裝保險絲。 電流大小取決于EDI進水的電導(dǎo)率和其水回收率。應(yīng)該有電流設(shè)計富余量以滿足模塊再生時的高電流需要。 出于保護的目的必須有無水狀態(tài)和關(guān)斷電源的系統(tǒng)連鎖。它可以通過遠程PLC或者系統(tǒng)計算機控制。 電源可以有內(nèi)部診斷和報警繼電器輸出。 交流電成份可能在5%以上，交流的低頻和高頻脈沖可以影響到就地電子儀表的讀數(shù)，比如：電導(dǎo)率表或電阻率表。電源供給應(yīng)該符合UL、CSA或CE的當?shù)卮a要求，當?shù)卮a可能有特定要求，比如：功率因素修正（PFC）和EMI防護。如果NEMA等級有要求，那么必須有足夠的散熱以保持電源系統(tǒng)冷卻。典型的電源供給效率為8590%，因此，交流（AC）輸入電源需要比額定的電源供給高出1015%。模塊數(shù)典型操作電壓, DC典型電流RO水4 ppm 最大電壓最大電流 RO水15 ppm 1 個XL-100R48 (30-60) V3 Amps80 V8 Amps1個 XL-200R100 (60-120) V3 Amps150 V8 Amps1 個XL-300R150 (100-160) V3 Amps200 V8 Amps1 個XL-400R200 (150-220) V3 Amps300 V8 Amps1 個XL-500R300 (200-320) V3 Amps400 V8 Amps1 個XL-500RL350 (200-390) V3 Amps400 V8 Amps3 個XL-500R300 (200-320) V9 Amps400 V24 Amps20 個XL-500R300 (200-320) V60 Amps400 V160 Amps說明：電源供給應(yīng)該盡可能的達到最大的要求。第4章：工藝變量的影響 所加電壓電壓是將混合的離子從進水流中推向濃水流的驅(qū)動力。特定區(qū)域的電壓梯度也會導(dǎo)致H2O分裂成H+和OH-離子，在EDI模塊中這種持續(xù)不斷的形式和局部的高濃度區(qū)域使拋光層樹脂一直保持H和OH形態(tài)，因而可以充分的去除類似CO2和硅等物質(zhì)，這些也防止了細菌在EDI模塊中的生長。多余的H+和OH-也從進水流中被遷移到濃水流中，它們也參與到任何一種雜質(zhì)離子在遷移地區(qū)的競爭。最佳電壓最佳的電壓范圍首先取決于模塊內(nèi)部單元的數(shù)目。正常的工作電壓范圍近似是5到8伏/單元。參閱電源供給要求對于推薦的操作電壓范圍。最佳電壓也取決于：1、 溫度2、 濃水電導(dǎo)率3、 濃水流量比例（回收率）產(chǎn)水質(zhì)量與電壓關(guān)系要獲得最高質(zhì)量的水，就要設(shè)定一個理想的電壓值。比這個電壓值低，就沒有足夠的驅(qū)動力在淡水流流出模塊之前驅(qū)動離子經(jīng)過淡水室的樹脂床，然后穿過離子選擇性膜；比理想值高時，則過壓的產(chǎn)生將使過多的水發(fā)生裂解，并因此產(chǎn)生過強的電流，而且還將導(dǎo)致離子的極化作用，發(fā)生反擴散現(xiàn)象，這就會降低成品水的電阻率。在每種模塊類型的設(shè)置范圍之內(nèi)，其最佳值將取決于離子負荷和水的回收率。高的進水離子負荷和高的回收率將導(dǎo)致濃水室中較高的離子濃度，這樣就降低了整個模塊的電阻。模塊的電阻低可以導(dǎo)致最佳電壓值的降低。參閱硅去除章節(jié)關(guān)于電壓如何影響硅的去除和防止硅污染。電流與進水電導(dǎo)率的關(guān)系典型的標稱電壓下XL系列模塊的電流為2-4amps，其進水電導(dǎo)率為4-10S/cm。電流同樣可以低于1amp，在高的進水電導(dǎo)率（如2030S/cm）將會導(dǎo)致高達8amp或更高的電流?；旧?，電流與遷移離子的總數(shù)成比例。這些離子包括RO淡水中的雜質(zhì)離子，如Na+和Cl-，還包括由水裂解產(chǎn)生的H+和OH-。水的裂解率與特定區(qū)域的電壓梯度有關(guān)，較高的樹脂室的電