除鐵錳過濾器技術在超純水生產(chǎn)中的應用

　　除鐵錳過濾器技術在超純水生產(chǎn)中的應用

        隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格、用水品質(zhì)要求提高和水源匱乏加劇，世界各地的電廠、半導體微電子廠、化工、冶金企業(yè)正重新評估他們的超純水處理設備，除鐵錳過濾器作為無需化學品的一種經(jīng)濟實用的環(huán)保型先進超純水處理技術，正在逐步取代混床，這正在為全球超純水處理帶來一場革命。

       除鐵錳過濾器技術能夠?qū)⒍趸韬偷V物質(zhì)含量降至1ppb以下，能夠?qū)㈦娮杪侍岣叩?6Mohm?cm以上，滿足了高壓及超高壓鍋爐、精細化工和電子行業(yè)對于超純水的需要。同時E-CellTM EDI大大減少了水處理系統(tǒng)的維護成本，提高了生產(chǎn)效率，延長了設備的生命周期，并將生產(chǎn)現(xiàn)場的危險降至最低。

EDI裝置的介紹

　　 EDI是英文Electrodeionization的縮寫，中文全稱為“連續(xù)電去離子技術”，其主要用于替代傳統(tǒng)混床技術。

　　超純水的生產(chǎn)在過去的二十年間，在成本、環(huán)境及品質(zhì)等因素的驅(qū)動下，其供水系統(tǒng)發(fā)生了許多變化，特別值得一提的事，目前存在一個明確的方向，就是減少對離子交換工藝的依賴性，以便盡可能減少化學藥品的使用，并提高產(chǎn)水量。有一項重要的事實可以說明該趨勢—反滲透作為陰陽床的替代技術正在普及。

　　反滲透作為有效的脫鹽技術，其脫鹽率可以達到95~99%。但是，RO對離子的去處效果有一定的限度，一般來說，產(chǎn)水電導率0.5us/cm（2 MOhm-cm）是其脫鹽的極限。

　　當產(chǎn)水水質(zhì)有更高的要求的時候，就需要采用混床或等同技術。

　　EDI能高效去除殘余離子和離子態(tài)雜質(zhì)， 尤其當用戶產(chǎn)水水質(zhì)要求高，比如對電阻率（>10 或者16MOhm-cm）, 二氧化硅（<10ppb或者<1ppb）,鈉離子,硼等有嚴格的要求的時候, EDI技術更體現(xiàn)了其品質(zhì)的優(yōu) 越性，且EDI系統(tǒng)的運行成本明顯低于與混床，與混床裝置及其輔助設備相比，其設備的生命周期總成本占有優(yōu)勢。

　　EDI技術在大約50年前就出現(xiàn)了，但是大型的商業(yè)化直到1986年才真正開始，時至如今EDI制造商已經(jīng)為全球制造了1000套以上的EDI系統(tǒng)。
EDI裝置的工作原理

混床在運行過程中，其內(nèi)部的樹脂分為飽和區(qū)，交換區(qū)，新生區(qū)。飽和區(qū)的樹脂已經(jīng)被離子飽和，不再具有從進水中交換離子的能力；交換區(qū)的樹脂處于部分飽和狀態(tài)，離子交換主要在交換區(qū)完成；新生區(qū)的指樹脂尚未發(fā)生離子交換。隨著混床的運行，飽和區(qū)和交換區(qū)將逐步向上移動，新生區(qū)的空間將減少，直到被穿透。新生區(qū)的存在是產(chǎn)水水質(zhì)的保證，而新生區(qū)被穿透的時候，也就意味著混床產(chǎn)水水質(zhì)將下降，混床需要用化學藥品再生。

　　EDI在運行過程中，樹脂分為交換區(qū)和新生區(qū)，在運行過程中，雖然樹脂不斷進行離子交換，但電流連續(xù)不斷的使樹脂再生，從而形成了一種動態(tài)平衡；EDI模塊內(nèi)將能始終保持一定空間的新生區(qū)；這樣EDI內(nèi)的樹脂也就不再需要化學藥品的再生，且其產(chǎn)水品質(zhì)也得到了高品質(zhì)的保證。
　　　　EDI技術將電滲析和離子交換技術完美的結(jié)合在一起。

　　EDI工作主要有三個過程：

　　1，淡水進水淡水室后，淡水中的離子與混床樹脂發(fā)生離子交換，從而從水中脫離；

　　2，被交換的離子受電性吸引作用，陽離子穿過陽離子交換膜向陰極遷移，陰離子穿過陰離子交換膜向陽極遷移，并進入濃水室從而從淡水中去除。

　　離子進入濃水室后，由于陽離子無法穿過因離子交換膜，因此其將被截留在濃水室，同樣，陰離子無法穿過陽離子交換膜，被截留在濃水室，這樣陰陽離子將隨濃水流被排出模塊；與此同時，由于進水中的離子被不斷的去除，那么淡水的純度將不斷的提高，待由模塊出來的時候，其純度可以達到接近理論純水的水平。

　　3，水分子在電的作用下被不斷的離解為H+和OH-，H+和OH-將分別使得被消耗的陽/陰樹脂連續(xù)的再生。

　　過程1和過程3是樹脂的消耗和再生的兩個相反過程，這兩者會在模塊內(nèi)部形成一個動態(tài)平衡。

進水從模塊底部進入淡水室，并從頂部出來；濃水從模塊底部進入模塊，從模塊頂部出來，濃水經(jīng)過濃水循環(huán)泵后，大部分濃水將回流到模塊的濃水室中循環(huán)，小部分濃水將排放；極水的進水與濃水進水為同一水流，只是分別進入不同的室（極水室和濃水室），并從模塊頂部排出。

淡水從模塊底部進入淡水室，從頂部出來；濃水從模塊頂部進入模塊，從模塊底部出來；極水的進水與淡水進水為同一水流，只是分別進入不同的室（極水室和濃水室），并從模塊頂部排出。

3．EDI與混床的比較

　　EDI相對與混床具有如下的優(yōu)勢：無需再生化學品的再生；不需要中和池及中和的酸堿；地面和高空作業(yè)能夠極大地減少；所有的水處理系統(tǒng)操作都能夠在控制室內(nèi)完成 – 無需前往現(xiàn)場；減小了EHS風險；連續(xù)工作，不是間歇操作，長時間穩(wěn)定的出水水質(zhì)；沒有廢棄樹脂污染排放的風險。

　　 3．1無需再生化學品的再生

　　無需化學品再生，意味著不需要相關化學品的運輸，儲存和使用（如圖6），也避免了相關的ESH風險，并且大大降低了系統(tǒng)的運行費用。
　　3.2 沒有中和藥劑的需要

　　混床再生會生成酸/堿廢液，需要用堿/酸對之進行中和處理。

　　相比之下，EDI無酸堿廢液產(chǎn)生，因此也就不需要酸堿中和池。此外，一般情況下，EDI的濃水可以完全回用；而且極水也可以在氣液分離后回用。EDI系統(tǒng)能很好的滿足ISO14000的要求。 
　　
　　3.3 運行成本低

　　EDI的運行的費用幾乎全部為電耗，成本大幅往往低于混床。以E-Cell MK-3為例，平均產(chǎn)水1噸，其運行所需的電耗僅為0.132~0.396KWhr；而且其運行過程中，幾乎不需要人工操作，降低了人工費用。