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1、电去离子技术(EDI)简介1 电去离子净水技术电去离子净水技术是一种将电渗析和离子交换相结合的脱盐新工艺，其英文名称为electrodeion ization(EDI)。EDI,可以连续出水,不需化学药剂(酸、碱、盐)再生,从而不污染环境;可以实现全自动控制;适应性广,从而可用于各行各业用水处理;运行成本低,经济性好，易于普及推广。国外一些专家的论证与分析表明,在当今的水处理脱盐系统中,采用反渗透(RO)与EDI组合工艺,可确保获得最佳的水处理工艺性能,其经济性也不错,为这种组合工艺的推广,提供了良好的发展前景.填充床电渗析脱盐处理过程中同时进行着如下三个主要过程:1)在外电场作用下,水中电解
2、质离子通过离子交换膜进行选择性迁移的电渗析过程;2)阴、阳混合离子交换剂上的OH-和H+离子对水中电解质离子的离子交换过程(从而加速去除淡水室内水中的离子);3)电渗析的极化过程所产生的H+和OH-及交换剂本身的水解作用对交换剂进行的电化学再生过程.前两个过程可提高出水水质,而最后再生过程却因进行再生反应而使水质变坏,然而这一再生过程是填充床电渗析器长期不间断运行所必需的,因此,只要选择适宜的工作条件,就能保证获得高质量的纯水,又能达到交换剂的自行再生.用填充床电渗析制备超纯水的运行实践也表明,此时的工艺过程有两种状态:在欲脱盐水的盐浓度高时,淡水室中的树脂为盐基型;而在盐浓度低时,树脂将电化
3、学地转为氢型和氢氧型.这样,电渗析与离子交换两者有机错综地结合在一起,所发生的反应及过程,共同构成了整个电去离子过程.即利用离子交换能深度脱盐来克服电渗析过程因发生极化而脱盐不彻底;又利用电渗析极化而发生水电离产生H+和OH-离子实现树脂自再生来克服树脂失效后通常要用化学药剂再生的缺陷.从而,使电去离子过程达到一种比较完美的境界.这种方法适合于含盐量低的水脱盐处理使用,它基本上能够去除水中全部离子,所以它在制备超纯水、纯水、软化水及处理放射性废水方面有着广阔的发展前景.EDI为何有如此广泛的适应性呢?下面提出一个反应叠加实用分析方法,用它来形象理解该问题和解释一些应用实例.2反应叠加实用分析方
4、法先将电去离子过程解体为各组成反应再叠加合成的分析方法,依据各组成反应的前后次序和发生地点,确定这些反应在某种应用场合下的主次地位,并对它们作侧重于离子交换方面的应用分析,该实用分析方法的要点描述如下:1)将电去离子过程解体为电渗析过程和离子交换过程,它们彼此独立,各受其所固有的规律所支配.它们两者虽然都起从水中除去离子的作用,但是在电去离子过程中电渗析起真正清除掉离子的作用,而离子交换仅仅起去离子的中间过渡作用.2)离子交换树脂截留住离子,抑制了电渗析,使离子交换进行;树脂解吸出离子,抑制了离子交换,使电渗析进行.以上两点,可形象地示意为:3)电渗过程中离子迁移速度由该离子在水溶液和膜中的迁
5、移率而定.各种离子迁移率的大小决定离子从淡水室迁移至浓水室的离子浓度分布层谱.在直流电场作用下离子电渗析迁移的方向与离子受水流流动挟带运动的方向相垂直.因此,在淡水室中阴离子和阳离子的浓度分布层谱分别偏向两侧.4)在电渗析出现浓差极化时会发生水的电离,它促使树脂解吸.发生浓差极化的位置在水溶液和树脂颗粒或膜之间的界面上,有随机性.在树脂颗粒表面界面层中发生水电离所生成的H+和OH-离子,能及时将邻近失效树脂再生;在膜表面界面层中发生水电离所产生的一种离子(H+或OH-)只是穿过膜,入浓水室,起电载体作用,不参与再生,另一种离子(OH-或H+)作横向迁移,参与再生.原有的离子电渗析浓度分布层谱会
6、被这种随机产生的水电离造成的树脂解吸所破坏,并且会出现离子多次被树脂解吸又吸附的现象.5)离子交换反应速度极快,远大于离子电渗析迁移速度,因此离子交换过程受扩散因素控制.同时,离子随水流挟带流动,水流不断冲刷树脂颗粒,使水中大部分离子在电渗析迁移出淡水室以前都被树脂吸附截留住,以后再逐步解吸并电渗析迁移出淡水室而除去.可见,在电去离子过程中,树脂是转运离子的中间体.6)电去离子过程中的离子交换应遵守通常的柱内离子交换层谱的分布规律8:在离子交换过程中,对某一种被吸附的离子,离子交换层可分为失效层、工作层和保护层;各离子层谱和先后置换的选择性顺序都根据它们与树脂的亲和力的大小而定.对强酸性阳树脂
7、的选择性顺序为:Fe3+Ca2+Mg2+K+Na+H+对强碱性阴树脂的选择性顺序为:SO-4NO-3Cl-OH-HCO3-HSiO-3离子交换层谱是判定已处理水电去离子程度的依据.淡水室内水的流速愈大,离子的扩散速度愈小,层谱的扩展深度也就愈深.淡水室内水的流速取决于进出口压差和流阻.7)在描述电去离子过程时应将电渗析与离子交换有机地结合一起分析.根据当时各组成反应的前后次序和发生地点,确定各反应的主次地位,有时以电渗析的一些反应为主,有时则以离子交换的一些反应为主,最后再将它们叠加起来作综合分析.3结论电去离子方法是一种将电渗析和离子交换有机地结合在一起的离子分离方法.根据已有的大量实践和理论,将电去离子过程进行时所发生化学反应分清主次、前后和地点,得出描述电去离子的反应叠加实用分析方法,用它能圆满解释应用EDI除去水中电解质离子制备超纯水、纯水、软化水和部分去离子水等实用问题,从而有利于EDI的推广应用.技术资料由莱特莱德北京水处理设备公司提供
电去离子技术(EDI)简介
