除鐵錳過濾器技術在超純水生產中的應用

        隨著環保法規的日益嚴格、用水品質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濟實用的環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將二氧化硅和礦物質含量降至1ppb以下，能夠將電阻率提高到16Mohm?cm以上，滿足了高壓及超高壓鍋爐、精細化工和電子行業對于超純水的需要。同時E-CellTM EDI大大減少了水處理系統的維護成本，提高了生產效率，延長了設備的生命周期，并將生產現場的危險降至最低。

EDI裝置的介紹

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

　　超純水的生產在過去的二十年間，在成本、環境及品質等因素的驅動下，其供水系統發生了許多變化，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，產水電導率0.5us/cm（2 MOhm-cm）是其脫鹽的極限。

　　當產水水質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雜質， 尤其當用戶產水水質要求高，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技術更體現了其品質的優 越性，且EDI系統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勢。

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

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

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

　　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，這兩者會在模塊內部形成一個動態平衡。

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，濃水經過濃水循環泵后，大部分濃水將回流到模塊的濃水室中循環，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；地面和高空作業能夠極大地減少；所有的水處理系統操作都能夠在控制室內完成 – 無需前往現場；減小了EHS風險；連續工作，不是間歇操作，長時間穩定的出水水質；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。