EDI超純水制取預處理應用的必要性

純水制取中采用EDI模塊和膜分離技術相結合，這兩項技術在設備運行中對進入的水質也有著相應的要求。膜元件具有微孔極小的特點，如果進入反滲透裝置的水質大顆粒雜質較多，會直接導致膜元件堵塞，影響整套設備的運行。EDI模塊屬于目前超純水制取裝置中最核心的技術，它通過電去離子的方式對水質進行純化，如果模塊被污染物質堆積，不僅僅影響離子交換工藝的正常運行，而且直接破壞了EDI模塊，EDI模塊是目前超純水制取中*的技術，所以價格較其他配件貴，如果不對原水進行預處理，就會縮短設備使用壽命，給用戶帶來經濟負擔。

EDI超純水裝置的特點

EDI超純水裝置工藝是應用在反滲透系統之后，取代傳統的混合離子交換技術（MB-DI）生產穩定的去離子水。EDI技術與混合離子交換技術相比有如下優點:

1、占地空間小，省略了混床和再生裝置

2、產水連續穩定，出水質量高，而混床在樹脂臨近失效時水質會變差

EDI超純水裝置是一個連續凈水過程，因此其產品水水質穩定,電阻率一般為15MΩ·cm，最高可達18MΩ·cm，達到超純水的指標。混床離子交換設施的凈水過程是間斷式的，在剛剛被再生后，其產品水水質較高，而在下次再生之前，其產品水水質較差。

3、運行費用低，再生只耗電，不用酸堿，節省材料費用

EDI超純水裝置運行費用包括電耗、水耗、藥劑費及設備折舊等費用，省去了酸堿消耗、再生用水、廢水處理和污水排放等費用。

在電耗方面，EDI超純水裝置約0.5kWh/t水，混床工藝約0.35kWh/t水，電耗的成本在電廠來說是比較經濟的，可以用廠用電的價格核算。

在水耗方面，EDI超純水裝置產水率高，不用再生用水，因此在此方面運行費用低于混床。至于藥劑費和設備折舊費兩者相差不大。

總的來說，在運行費用中，常規混床噸水運行成本高于EDI超純水裝置。因此，EDI超純水裝置多投資的費用在幾年內可以回收。

4、環保效益顯著，增加了操作的安全性

EDI技術屬于環保型技術，離子交換樹脂不需酸、堿化學再生，節約大量酸、堿和清洗用水，大大降低了勞動強度。更重要的是無廢酸、廢堿液排放，屬于非化學式的水處理系統，它無需酸、堿的貯存、處理及無廢水的排放，因而它對新用戶具有特別的吸引力。

EDI超純水制取中預處理工藝解析

預處理的作用主要是去除或降低原水中的懸浮物質、膠體等大顆粒雜質。通常情況下預處理常用的方式有:

1、 沉淀:利用自然沉淀或藥劑軟化，使水中的泥沙、大顆粒懸浮物或硬度生成沉淀物進行沉降處理，已達到去除雜質的目的。

2、 混凝澄清:利用混凝劑使水中的固體顆粒因互相接觸吸附，改變其大小形狀和密度，已使其從水中分離出去。

3、 過濾:是應用較為廣泛的一項預處理技術，與樹脂原料相結合，使水中雜質被濾料截留，澄清水質。

運用科學合理的方式對原水進行預處理，確保EDI純水裝置持續穩定運行，預處理技術的應用為純水制取奠定基礎。

超純水EDI

EDI工作原理

EDI模塊將離子交換樹脂充夾在陰/陽離子交換膜之間形成EDI單元。EDI工作原理如圖所示。 EDI模塊中將一定數量的EDI單元間用格板隔開，形成濃水室和淡水室。又在單元組兩端設置陰/陽電極。在直流電的推動下，通過淡水室水流中的陰陽離子分別穿過陰陽離子交換膜進入到濃水室而在淡水室中去除。而通過濃水室的水將離子帶出系統，成為濃水. EDI設備一般以二級反滲透（RO）純水作為EDI給水。RO純水電阻率一般是40-2μS/cm（25℃）。EDI純水電阻率可以高達18 MΩ.cm（25℃），但是根據去離子水用途和系統配置設置，EDI超純水適用于制備電阻率要求在1-18.2MΩ.cm（25℃）的純水。

EDI技術被制藥工業、微電子工業、發電工業和實驗室所普遍接受。在表面清洗、表面涂裝、電解工業和化工工業的應用也日趨廣泛。

超純水制造歷史進程

第一階段:預處理過濾器-->陽床-->陰床-->混合床

第二階段:預處理過濾器-->反滲透-->混合床

目前階段:預處理過濾器-->反滲透-->EDI（無需酸堿）

EDI設備優點

①水質穩定

②容易實現全自動控制

③不會因再生而停機

④不需化學再生

⑤運行費用低

⑥廠房面積小

⑦無污水排放

EDI裝置樹脂層態分析

為了更好地說明EDI的工作原理;試驗時淡水室的樹脂層按水流方向分為4段，并按垂直水流的方向將樹脂分為2段;對運行一段時間后的陽離子樹脂層態進行分析.

在垂直于水流方向上，陽離子在樹脂層中向著負極作定向移動，導致靠近負極區域的失效樹脂越來越多，同時，陽膜界面極化產生的H+離子在直流電場的作用下向負極移動，在移動的過程中對失效樹脂進行再生，將正極附近的失效樹脂中的陽離子置換下來，因此在陽離子的樹脂層態圖中，靠近負極區域上的失效樹脂比靠近正極區域的失效樹脂的質量分數高。而陰離子的樹脂層態圖則相反，靠近正極區域的失效樹脂比靠近負極區域的失效樹脂的的質量分數高。混床的垂直水流方向的樹脂的層態分布與EDI有較大的差異，其失效樹脂的的質量分數基本一致。

在順水流方向上，失效樹脂的的質量分數逐漸減少，和混床運行時的樹脂層態相同。不同點在于，混床隨著運行時間的變化，樹脂床層逐漸向下移動，保護層越來越薄，最后導致喪失交換能力，必須通過再生使其恢復工作狀態。而EDI在運行過程中，其樹脂層態保持相對穩定，不會隨運行時間發生變化。

EDI的樹脂層態按水流方向分為三個部分，即遷移層、穩定層、保護層。遷移層位于淡水室人口處，溶液中離子含量較高，樹脂中離子發生遷移留下的空位能夠得到溶液主體中離子的補充，在遷移層中，離子的遷移方式與電滲析類似，不同的是在EDI中離子主要通過樹脂層發生遷移，而電滲析中離子通過溶液發生遷移，由于樹脂的導電性能使得其極限電流較電滲析高，因此離子的遷移速度也相應增加。在穩定層中，隨著離子的遷移，溶液相中的離子逐漸減少，在直流電場的作用下，溶液中的離子難以承擔傳遞電流的責任，這時在膜和樹脂與溶液界面發生水解離的現象，使部分水分子裂解為氫離子和氫氧根離子，來完成電流的傳遞。氫離子和氫氧根離子在遷移的過程中使得陰陽離子樹脂得到再生，這樣穩定層中的樹脂處于不斷交換、不斷再生的穩定狀態。在淡水室出口，這時溶液中幾乎沒有其它離子，通過淡水室的電流主要由裂解的氫離子和氫氧根離子來傳遞，這些氫離子和氫氧根離子使該區域的樹脂得到高度再生，我們稱之為保護層，保護層中的樹脂主要以氫型和氫氧根型的形式存在。因此其交換能力更強，從其它層態泄漏的離子難以穿透，使出水水質得到了很好的保證。