EDI 原理介紹(MK-3)0

1、E-Cell EDI技術(shù)技術(shù)EDI是什么是什么?EDI(Electrodeionization)中文全稱(chēng)中文全稱(chēng)“連續(xù)電去連續(xù)電去離子技術(shù)離子技術(shù)”,其主要用于替代傳統(tǒng)的混床技術(shù)其主要用于替代傳統(tǒng)的混床技術(shù).EDI工藝原理是工藝原理是:在電場(chǎng)的作用下在電場(chǎng)的作用下,通過(guò)導(dǎo)電物質(zhì)將離子化物質(zhì)從通過(guò)導(dǎo)電物質(zhì)將離子化物質(zhì)從產(chǎn)水中遷移出去產(chǎn)水中遷移出去,以達(dá)到生產(chǎn)高純水的過(guò)程以達(dá)到生產(chǎn)高純水的過(guò)程. 水處理技術(shù)的發(fā)展過(guò)程水處理技術(shù)的發(fā)展過(guò)程 預(yù)預(yù) 處處 理理 預(yù)預(yù) 處處 理理 預(yù)預(yù) 處處 理理陰陰/ /陽(yáng)陽(yáng)床床 混床混床 反反 滲滲 透透 混混床床反反 滲滲 透透第一代第一代 二十世紀(jì)六七十年代二十世

2、紀(jì)六七十年代第二代第二代 二十世紀(jì)八九十年代二十世紀(jì)八九十年代第三代第三代 二十世紀(jì)九十年代末二十世紀(jì)九十年代末E-Cell EDI是一場(chǎng)技術(shù)革是一場(chǎng)技術(shù)革命命陰陰/陽(yáng)電極板陽(yáng)電極板陰陰/陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)離子交換膜陰陰/陽(yáng)離子交換樹(shù)脂陽(yáng)離子交換樹(shù)脂濃水室流道濃水室流道淡水室流道淡水室流道極水室流道極水室流道E-Cell EDI 模塊結(jié)構(gòu)組模塊結(jié)構(gòu)組成成:EDI(MK-3)結(jié)構(gòu)組成淡水進(jìn)水淡水進(jìn)水-陰離子交換膜陰離子交換膜陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)離子交換膜陰離子交換膜陰離子交換膜陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)離子交換膜高純水高純水陽(yáng)極廢水陽(yáng)極廢水濃水排放濃水排放Anode陽(yáng)極陽(yáng)極 (+)Cathode陰極陰極(-)陰極廢水

3、陰極廢水高純水高純水濃水進(jìn)水濃水進(jìn)水MK-3流程圖產(chǎn)水出產(chǎn)水出極水排放極水排放濃水排放濃水排放濃水進(jìn)口濃水進(jìn)口進(jìn)水進(jìn)水淡水進(jìn)口淡水進(jìn)口濃水進(jìn)口濃水進(jìn)口淡水出口淡水出口淡水沖洗口淡水沖洗口E-CELL模塊模塊濃水排放濃水排放極水出口極水出口MK-3示意圖MK-3壓力示意圖淡水和濃水的壓淡水和濃水的壓降降進(jìn)水進(jìn)水產(chǎn)水產(chǎn)水濃水排放濃水排放濃水入口濃水入口極水出口極水出口壓力壓力進(jìn)水進(jìn)水產(chǎn)水產(chǎn)水濃水進(jìn)口濃水進(jìn)口濃水排放濃水排放陰極板陰極板陰離子交換膜陰離子交換膜濃水室濃水室陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)離子交換膜淡水室淡水室E-Cell 模模塊分解圖塊分解圖:CH3N+CH3CH3CH3N+CH3CH3CH3N+CH

4、3CH3Cl-Cl-Cl-Mobile Counter AnionsWater-Filled PassageFixed Cation SitesPolymer Support Structure陰離子交換膜陰離子交換膜陰離子交換膜陰離子交換膜Mobile Counter CationsWater-Filled PassageFixed Anion SitesPolymer Support StructureS O-OOS O-OOS O-OONa+Na+Na+陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)離子交換膜 高純產(chǎn)水高純產(chǎn)水HCO3- - - -陰極陰極 (-)+ + + +陽(yáng)極陽(yáng)極 (+)S

5、iO2CO2Na+SO4=Cl-Ca+陰離子交換膜陰離子交換膜陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)離子交換膜EDI工作原理工作原理EDI去水中鹽分可分為兩個(gè)階段去水中鹽分可分為兩個(gè)階段: 第一階段第一階段: 強(qiáng)電離性離子遷移時(shí)段強(qiáng)電離性離子遷移時(shí)段(高鹽分區(qū)域高鹽分區(qū)域) 第二階段第二階段: 弱電離性物質(zhì)電離時(shí)段弱電離性物質(zhì)電離時(shí)段(低鹽分區(qū)域低鹽分區(qū)域)EDI工作原理工作原理第一階段第一階段:強(qiáng)電離性離子遷移階段強(qiáng)電離性離子遷移階段樹(shù)脂呈飽和狀態(tài)樹(shù)脂呈飽和狀態(tài).強(qiáng)電離性離子在樹(shù)脂表面可控制的擴(kuò)散強(qiáng)電離性離子在樹(shù)脂表面可控制的擴(kuò)散. 離子通過(guò)擴(kuò)散從水中擴(kuò)散進(jìn)樹(shù)脂中離子通過(guò)擴(kuò)散從水中擴(kuò)散進(jìn)樹(shù)脂中. 離子在電場(chǎng)作用下離

6、子在電場(chǎng)作用下,沿樹(shù)脂表面運(yùn)動(dòng)沿樹(shù)脂表面運(yùn)動(dòng). 離子到達(dá)并穿過(guò)離子交換膜進(jìn)入濃水室離子到達(dá)并穿過(guò)離子交換膜進(jìn)入濃水室.第二階段第二階段:弱電離性物質(zhì)電離階段弱電離性物質(zhì)電離階段 樹(shù)脂呈樹(shù)脂呈H+ 或或OH-狀態(tài)狀態(tài)(再生狀態(tài)再生狀態(tài)) 通過(guò)電離反應(yīng)通過(guò)電離反應(yīng),去除水中弱電離性物質(zhì)去除水中弱電離性物質(zhì)(弱酸弱酸,弱弱堿堿) CO2 + OH- - HCO3- HCO3- + OH- - CO3= SiO2 + OH- - HSiO3- H3BO3 + OH- - B(OH)4- NH3 + H+ - NH4+強(qiáng)電離性離子遷移階段強(qiáng)電離性離子遷移階段去除去除強(qiáng)電離性離子強(qiáng)電離性離子弱電離性物質(zhì)電

7、離階段弱電離性物質(zhì)電離階段去除去除弱弱電離性物質(zhì)電離性物質(zhì) 高純產(chǎn)水高純產(chǎn)水HCO3- - - -陰極陰極 (-)+ + + +陽(yáng)極陽(yáng)極 (+)SiO2CO2Na+SO4=Cl-Ca+陰離子交換膜陰離子交換膜陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)離子交換膜EDI工作原理工作原理離子交換過(guò)程離子交換過(guò)程陽(yáng)離子陽(yáng)離子樹(shù)脂樹(shù)脂陰離子陰離子樹(shù)脂樹(shù)脂Na+Cl-H+OH-H2O+淡水室淡水室陽(yáng)樹(shù)脂陽(yáng)樹(shù)脂陰樹(shù)脂陰樹(shù)脂陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)離子交換膜陰離子交換膜陰離子交換膜OH-OH-Cl-Na+H+H+OH-H+淡水室淡水室 離子遷移離子遷移陽(yáng)樹(shù)脂陽(yáng)樹(shù)脂陰樹(shù)脂陰樹(shù)脂OH-H2OH+Na+Cl-OH-H+淡水室淡水室-水分子的裂解和樹(shù)脂再

8、生水分子的裂解和樹(shù)脂再生E-Cell EDI脫鹽過(guò)程脫鹽過(guò)程濃水室濃水室陰離子交換膜陰離子交換膜陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)離子交換膜淡水室淡水室淡水室淡水室Cl-OH-Na+H+Cl-Na+-高高pH低低pH陽(yáng)離子不能透陽(yáng)離子不能透過(guò)陰離子交換膜過(guò)陰離子交換膜 陰離子不能透陰離子不能透過(guò)陽(yáng)離子交換膜過(guò)陽(yáng)離子交換膜陰極室化學(xué)反應(yīng)陰極室化學(xué)反應(yīng)_陰極陰極2H2O + 2e- = 2OH-(aq) + H2(g) 氫氣氫氣(H2)產(chǎn)生產(chǎn)生 7.0 mL(STP)/安培安培/分鐘分鐘 高高pH 有結(jié)垢的可能性有結(jié)垢的可能性.陽(yáng)極室化學(xué)反應(yīng)陽(yáng)極室化學(xué)反應(yīng)+陽(yáng)極陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣產(chǎn)生氧氣 3.5 mL (STP)/安培安培

9、/分鐘分鐘微量氯氣產(chǎn)生微量氯氣產(chǎn)生 1-2 ppm in Eout (400 uS/cm NaCl) 低低pH2H2O = 4H+(aq) + O2(g) + 4e- (2Cl-(aq) = Cl2 (g) + 2e-) E-Cell 系列模塊系列模塊模塊正面圖模塊正面圖濃水出口濃水出口 淡水淡水進(jìn)口進(jìn)口淡水出口淡水出口極水出口極水出口濃水進(jìn)口濃水進(jìn)口模塊背面圖模塊背面圖MK-3進(jìn)出水管接口進(jìn)出水管接口:淡水進(jìn)口淡水進(jìn)口: 1” (25 mm)產(chǎn)水出口產(chǎn)水出口: 1” (25 mm) 濃水進(jìn)口濃水進(jìn)口: 5/8” (15.8 mm)濃水出口濃水出口: 5/8” (15.8 mm)極水出口極水出

10、口: 3/8” (9.5 mm)進(jìn)水要求參數(shù)參數(shù)MK-3總可交換陰離子總可交換陰離子 25mg/l (TEA as CaCO3)CO2 8mg/l電導(dǎo)率電導(dǎo)率43 S/cm(NaCl)硬度硬度(as CaCO3) 1.0mg/l 二氧化硅二氧化硅1.0mg/lTOC(總有機(jī)碳總有機(jī)碳)0.50mg/l總氯總氯0.05mg/l溫度溫度5 38 deg CpH4 11Fe, Mn, H2S0.01mg/l濁度濁度5-10psi(0.35-0.7bar)回收率回收率 90 - 95% 電壓電壓 0-400VDC電流電流 0-5.2ADCE-Cell 操作參數(shù)操作參數(shù)回收率回收率 = 產(chǎn)水流量產(chǎn)水流量

11、 進(jìn)水流量進(jìn)水流量進(jìn)水流量進(jìn)水流量 = 產(chǎn)水流量產(chǎn)水流量 + 極水排放量極水排放量 +濃水排放量濃水排放量回收率回收率 = 產(chǎn)水流量產(chǎn)水流量 產(chǎn)水流量產(chǎn)水流量 + 極水排放量極水排放量 +濃水排放量濃水排放量EDI系統(tǒng)回收率系統(tǒng)回收率:E-Cell 操作參數(shù)操作參數(shù)E-Cell 系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)1. 軟化器軟化器 + 1級(jí)級(jí)RO + EDI系統(tǒng)系統(tǒng)活性炭活性炭過(guò)濾器過(guò)濾器軟化器軟化器RO濃水排放濃水排放EDI多介質(zhì)多介質(zhì)過(guò)濾器過(guò)濾器EDI濃水回流濃水回流使用點(diǎn)使用點(diǎn)極水極水排放排放原水原水2. 1級(jí)級(jí)RO +軟化器軟化器+ EDI系統(tǒng)系統(tǒng)活性炭活性炭過(guò)濾器過(guò)濾器軟化器軟化器RO濃水

12、排放濃水排放EDI多介質(zhì)多介質(zhì)過(guò)濾器過(guò)濾器EDI濃水回流濃水回流使用點(diǎn)使用點(diǎn)極水極水排放排放原水原水3. 2級(jí)級(jí)RO + EDI系統(tǒng)系統(tǒng) 第一級(jí)第一級(jí) RO加堿加堿第二級(jí)第二級(jí)RO濃水排放濃水排放使用點(diǎn)使用點(diǎn)EDIEDI濃濃水回流水回流活性炭活性炭過(guò)濾器過(guò)濾器多介質(zhì)多介質(zhì)過(guò)濾器過(guò)濾器二級(jí)二級(jí)RO濃水回流濃水回流極水極水排放排放原水原水加阻垢劑加阻垢劑為什么為什么 E-Cell 優(yōu)于傳統(tǒng)混床優(yōu)于傳統(tǒng)混床?為什么為什么 E-Cell 優(yōu)于傳統(tǒng)混優(yōu)于傳統(tǒng)混床床?現(xiàn)有的混合離子交換技術(shù)需要現(xiàn)有的混合離子交換技術(shù)需要 :1. 大量大量再生用酸堿消耗再生用酸堿消耗2. 間歇間歇運(yùn)行運(yùn)行,定期再生定期再生3

13、. 含有害物質(zhì)的廢水排放含有害物質(zhì)的廢水排放E-Cell 提供了環(huán)保型的選擇方案提供了環(huán)保型的選擇方案:1. 無(wú)需用化學(xué)藥劑再生無(wú)需用化學(xué)藥劑再生2. 連續(xù)運(yùn)行連續(xù)運(yùn)行, 操作簡(jiǎn)便操作簡(jiǎn)便3. 減少設(shè)備占用空間減少設(shè)備占用空間4. 無(wú)有害廢水排放無(wú)有害廢水排放 為什么為什么 E-Cell 優(yōu)于傳統(tǒng)混優(yōu)于傳統(tǒng)混床床?不需要運(yùn)輸和儲(chǔ)藏危險(xiǎn)的不需要運(yùn)輸和儲(chǔ)藏危險(xiǎn)的化學(xué)品化學(xué)品操作更安全操作更安全1. E-Cell 無(wú)需用化學(xué)藥劑再生無(wú)需用化學(xué)藥劑再生為什么為什么 E-Cell 優(yōu)于傳統(tǒng)混優(yōu)于傳統(tǒng)混床床?混床再生用酸堿的運(yùn)輸混床再生用酸堿的運(yùn)輸, ,儲(chǔ)存儲(chǔ)存, ,處理處理為什么為什么 E-Cell 優(yōu)

14、于傳統(tǒng)混優(yōu)于傳統(tǒng)混床床?混床混床, ,間歇運(yùn)行過(guò)程間歇運(yùn)行過(guò)程電阻率電阻率時(shí)間時(shí)間18.2 M消除了間歇運(yùn)行弊端，消除了間歇運(yùn)行弊端，保證水質(zhì)的連續(xù)穩(wěn)定保證水質(zhì)的連續(xù)穩(wěn)定不需要操作人員的人工干預(yù)不需要操作人員的人工干預(yù)無(wú)需復(fù)雜的操作步驟無(wú)需復(fù)雜的操作步驟2. E-Cell 連續(xù)運(yùn)行連續(xù)運(yùn)行,操作簡(jiǎn)便操作簡(jiǎn)便E-Cell,連續(xù)運(yùn)行過(guò)程連續(xù)運(yùn)行過(guò)程E-Cell 可連續(xù)生產(chǎn)可連續(xù)生產(chǎn)16 - 18 Mohm.cm 高純水高純水時(shí)間時(shí)間電阻率電阻率18.2 M為什么為什么 E-Cell 優(yōu)于傳統(tǒng)混優(yōu)于傳統(tǒng)混床床?不需要很高的廠房不需要很高的廠房占地面積小占地面積小系統(tǒng)所需預(yù)留空間最小系統(tǒng)所需預(yù)留空間最

15、小 運(yùn)輸和安裝重量輕運(yùn)輸和安裝重量輕 陰陰/陽(yáng)床陽(yáng)床+混床混床RO + 混床混床RO + EDI3. 減少設(shè)備占用空間減少設(shè)備占用空間不再需要廢不再需要廢酸酸/廢堿中和池廢堿中和池 濃水排放可以循環(huán)利用濃水排放可以循環(huán)利用 更符合環(huán)保要求更符合環(huán)保要求 支持支持 ISO 14000 的要求的要求為什么為什么 E-Cell 優(yōu)于傳統(tǒng)混優(yōu)于傳統(tǒng)混床床?4. 無(wú)有害廢水排放無(wú)有害廢水排放Markus Kyburz - 2004EDI進(jìn)水的要求所有EDI的進(jìn)水限制-硬度進(jìn)水的硬度超標(biāo)會(huì)導(dǎo)致結(jié)垢 高硬度導(dǎo)致的結(jié)垢可以導(dǎo)致熱損傷. 系統(tǒng)需要及時(shí)的清洗 為了降低結(jié)垢,MK-3應(yīng)該在逆流狀態(tài)下運(yùn)行所有EDI的

16、進(jìn)水限制-CO2在大多情況下,進(jìn)水中的CO2 是進(jìn)水離子負(fù)荷的重要組成 模塊中的樹(shù)脂可能超負(fù)荷 僅監(jiān)測(cè)EDI進(jìn)水中的電導(dǎo)率是不夠的,CO2同樣需要檢測(cè) 請(qǐng)確保建立在進(jìn)水水質(zhì)的基礎(chǔ)之上的設(shè)計(jì) 定期監(jiān)測(cè)CO2 進(jìn)水必須達(dá)到RO出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)必須避免物理,微生物和化學(xué)污染 物理污染:PVC屑;進(jìn)水屑;污垢;灰塵;花粉;焊屑;樹(shù)脂粒/碎屑 化學(xué)污染:氧化物如氯;高價(jià)陽(yáng)離子如鐵,錳等污染源:敞開(kāi)的水箱,脫氣塔或者在E-Cell之前未設(shè)保安過(guò)濾器的軟化床所有EDI的進(jìn)水限制-進(jìn)水通用標(biāo)準(zhǔn)故障及檢查注意下列變化性能:1. 產(chǎn)水電阻率2. 電壓,電流3. 淡水室與濃水室壓差4. 回收率可能引起污染的因素:1.進(jìn)

17、水水質(zhì)不符合要求.例如: 硬度 1.0 ppm2.系統(tǒng)回收率太高3.E-Cell 系統(tǒng)的儲(chǔ)藏或停機(jī)超過(guò) 3 天而沒(méi)有經(jīng) 過(guò)正常的長(zhǎng)期停機(jī)程序污染的種類(lèi):1.硬度2.金屬氧化物3.有機(jī)物4.生物污染污染的征兆:1.模塊壓差增大2.產(chǎn)水,濃水或極化水流量減小3.電壓增大4.產(chǎn)水水質(zhì)降低產(chǎn)水電阻率低原因分析產(chǎn)水電阻率低原因分析: 可以分析如下運(yùn)行情況:1.各模塊的平均電流2.各模塊的實(shí)際電流3.淡水室和濃水室的壓力4.流量過(guò)低5.運(yùn)行情況隨時(shí)間變化的趨勢(shì) 產(chǎn)水電阻率低原因分析產(chǎn)水電阻率低原因分析: 可以分析檢測(cè)儀表:1.電極常數(shù)2.校驗(yàn)3.溫度補(bǔ)償4.探頭接線5.儀表接地6.取樣 流經(jīng)探頭的流量太小而導(dǎo)致取樣很差產(chǎn)水電阻率低原因分析產(chǎn)水電阻率低原因分析:可以分析進(jìn)水以下參數(shù):1.電導(dǎo)率2.pH3.CO24.硅含量5.硬度6.檢查反滲透設(shè)備情況7.對(duì)水質(zhì)作實(shí)驗(yàn)室分析產(chǎn)水電導(dǎo)率大于進(jìn)水電導(dǎo)率原因產(chǎn)水電導(dǎo)率大于進(jìn)水電