1.1EDI簡(jiǎn)介
EDI技術(shù)（連續(xù)電除鹽，Electro-deionization或CDI）是二十世紀(jì)八十年代以來(lái)逐漸興起的凈水新技術(shù)，進(jìn)入2000年以來(lái)已經(jīng)占據(jù)了相當(dāng)一部分電力、電子、化工、醫(yī)藥等行業(yè)超純水市場(chǎng)。EDI可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的離子交換（MB-DI）技術(shù)，生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的高達(dá)18 MΩ•cm的超純水。與混合離子交換裝置不同之處在于EDI系統(tǒng)不需要酸、堿再生，也無(wú)須因?yàn)檠a(bǔ)充樹(shù)脂或者再生而停機(jī)。
1.2EDI的優(yōu)勢(shì)
和傳統(tǒng)離子交換（DI）相比EDI所具有以下優(yōu)勢(shì):
•EDI不需化學(xué)再生，節(jié)省酸堿，降低運(yùn)行及環(huán)保成本
•EDI再生時(shí)不需要停機(jī)，可長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行
•EDI能提供長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的高品質(zhì)水質(zhì)
•能耗低，僅消耗電能
•占地面積小，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，便于操作
1.3連續(xù)電除鹽原理
EDI技術(shù)是將兩種水處理傳統(tǒng)技術(shù)——電滲析和離子交換技術(shù)相結(jié)合。通過(guò)核心的技術(shù)更新與結(jié)合，生產(chǎn)出高質(zhì)量的除鹽水。
1.4EDI技術(shù)概述
圖1表示了EDI工作過(guò)程。
EDI將離子交換樹(shù)脂填充在陰、陽(yáng)離子交換膜之間形成EDI單元，又在這個(gè)單元兩邊設(shè)置陰/陽(yáng)電極，在直流電作用下，將離子從其給水中進(jìn)一步清除。
離子交換膜和離子交換樹(shù)脂的工作原理相近,可以使特定的離子遷移。陰離子交換膜只充許陰離子透過(guò)，不充許陽(yáng)離子透過(guò)；而陽(yáng)離子交換膜只充許陽(yáng)離子透過(guò)，不充許陰離子透過(guò)。
在EDI模塊中將一定數(shù)量的EDI單元羅列在一起，使陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜交替排列,并使用網(wǎng)狀物將每個(gè)EDI單元隔開(kāi)，形成濃水室。EDI單元中間間隔為淡水室。在給定的直流電的推動(dòng)下，給水通過(guò)淡水室水中的離子穿過(guò)離子交換膜進(jìn)入到濃水室去除而成為除鹽水；通過(guò)濃水室的水將離子帶出系統(tǒng)，成為濃水。
EDI組件將給水分成三股獨(dú)立的水流：
1.純水(最高利用率為99%)
2.濃水(5-10%，可以回收利用)
3.極水(1%，可以回收利用)
極水從電極區(qū)攜帶出電解產(chǎn)生的氯氣、氧氣和氫氣體，必須安全排放！
1.5EDI除鹽過(guò)程
一般城市水源中存在鈉，鈣，鎂，氯化物，硝酸鹽，碳酸氫鹽，二氧化硅等溶解物。這些化合物由帶負(fù)電荷的陰離子和帶正電荷的陽(yáng)離子組成。通過(guò)反滲透（RO）的處理，98%以上的離子可以被去除。另外，原水中也可能包括其它微量元素、溶解的氣體（例如CO2）和一些弱電解質(zhì)（例如硼，二氧化硅），這些雜質(zhì)在工業(yè)除鹽水中也必須被除掉。
EDI給水（RO純水）電導(dǎo)率的一般范圍是40-2 ụS/cm。根據(jù)應(yīng)用的情況，EDI產(chǎn)水電阻率的范圍一般為10-18.2MΩ•cm。
EDI除鹽過(guò)程，將水中離子和離子交換樹(shù)脂中的氫氧根離子或氫離子交換，然后使這些離子遷移進(jìn)入到濃水中。這就是EDI除鹽過(guò)程。
在圖1中，離子交換膜用豎線(xiàn)表示，并標(biāo)明它們?cè)试S通過(guò)的離子種類(lèi)。這些離子交換膜是不允許水穿過(guò)的。因此，它們可以隔絕淡水和濃水水流。
在濃水中，來(lái)自?xún)蓚�(gè)方向的離子維持著電中性。同時(shí)，電流量和離子遷移量成正比。電流量由兩部分組成，一部分源于被去除離子的遷移，另一部分源于水本身電離為H+和OH-離子的遷移。
當(dāng)水流經(jīng)純水室和濃水室時(shí)，離子從淡水室中漸漸地進(jìn)入到鄰近濃水室中，而被濃水帶出EDI組件。
在較高的電壓梯度作用下，水會(huì)電解產(chǎn)生大量的H+和OH-。這些就地產(chǎn)生的H+和OH-對(duì)離子交換樹(shù)脂實(shí)行連續(xù)再生。因此，EDI模塊中離子交換樹(shù)脂不需要用化學(xué)物質(zhì)再生。
1.6污染物對(duì)除鹽效果的影響
對(duì)EDI影響較大的污染物包括硬度（鈣、鎂）、有機(jī)物、固體懸浮物、變價(jià)金屬離子（鐵）、氧化劑（氯、臭氧）以及二氧化碳（CO2）。
設(shè)計(jì)RO+EDI系統(tǒng)時(shí)應(yīng)在EDI的預(yù)處理過(guò)程除掉這些污染物。在預(yù)處理中降低這些污染物的濃度可以提高EDI性能。其他有關(guān)EDI設(shè)計(jì)策略將在本手冊(cè)其它部分詳述。
氯和臭氧會(huì)氧化離子交換樹(shù)脂和離子交換膜。引起EDI模塊功能減低。氧化還會(huì)使TOC含量明顯增加。氧化副產(chǎn)品會(huì)污染離子交換樹(shù)脂和膜，降低離子遷移速度。另外，氧化作用使得樹(shù)脂破裂，通過(guò)組件的壓力損失將增加。
鐵和其它的變價(jià)金屬離子可對(duì)樹(shù)脂氧化起催化作用，永久的降低樹(shù)脂和膜的性能。
硬度能在反滲透和EDI單位中引起結(jié)垢。結(jié)垢一般在濃水室膜的表面發(fā)生，該處pH較高。此時(shí)，濃水入水和出水間的壓力差增加，電流量降低。Novpure® EDI模塊設(shè)計(jì)采取了特殊的避免結(jié)垢的措施。不過(guò)，使入水硬度降到最小，將會(huì)延長(zhǎng)清洗周期。
懸浮物和膠體會(huì)引起膜和樹(shù)脂的污染和堵塞，樹(shù)脂間隙的堵塞導(dǎo)致EDI模塊的壓力損失增加。
有機(jī)物被吸引到樹(shù)脂和膜的表面導(dǎo)致其被污染，使得被污染的膜和樹(shù)脂遷移離子的效率降低，模塊電阻將增加。
二氧化碳有兩種效果。首先，CO2和Ca2+、Mg2+形成碳酸鹽類(lèi)結(jié)垢，這種垢的形成與給水的離子濃度和pH 有關(guān)。第二，由于CO2的電荷變化與pH 值有關(guān)，而其被RO和EDI的去除都依賴(lài)于其電荷。因此，它的去除效率是變化的，即使較低的CO2都能顯著的降低產(chǎn)品水的電阻率。
1．7術(shù)語(yǔ)匯編
•陽(yáng)離子：一種帶有一個(gè)或更多正電荷的離子（原子、或者原子團(tuán)）例如Na+、NH4+、和Ca2+。
•陰離子：一種帶有一個(gè)或更多負(fù)電荷的離子（原子，或者原子團(tuán)），例如Cl-、OH-和SO22-。
•陽(yáng)極：帶正電的電極。
•陽(yáng)極極水：陽(yáng)極區(qū)水，包括陰離子和聚集在陽(yáng)極的氣體。
•陰極：帶負(fù)電的電極。
•陰極極水：陰極區(qū)水，包括陽(yáng)離子和聚集在陰極的氣體。
•濃水：（1）通過(guò)濃水室并匯集了離子的水流；（2）通過(guò)電極并匯集了電解質(zhì)的水流。二者可以被匯集在一起，也可以被獨(dú)立流出。
•電導(dǎo)率：水的導(dǎo)電能力，取決于水中離子的濃度和水的溫度。
•DC電壓：直流電壓。
•極水：通過(guò)兩個(gè)電極區(qū)的水流。
•給水：進(jìn)入EDI組件的水，它被分為淡水流，濃水流和極水流。EDI給水一般是反滲透給水。
•GPM (gpm)：加侖/每分，流量單位。1.0 gpm = 227 L/H，4.4 gpm =1.0m3/hr。
•離子交換膜：一種包含離子交換團(tuán)的樹(shù)脂，有選擇地允許陽(yáng)離子或陰離子透過(guò)。
•離子交換樹(shù)脂：一種包含離子交換團(tuán)的樹(shù)脂，有選擇地將水中的陰離子或陽(yáng)離子用OH-或H+交換。
•兆歐：(megohm.cm，MΩ.cm)電阻率的度量單位，水的純度的表示方法之一，在25℃時(shí)，絕對(duì)純水的電阻率為18.24 MΩ.cm 。
•pH：氫離子（H+）摩爾濃度的負(fù)指數(shù)。PH值范圍為0~14。水在pH值為0~7時(shí)呈酸性，在pH值為7時(shí)呈中性，在pH值為7~14時(shí)呈堿性。
•極化：水在電流的作用下被分成H+和OH-。在淡水室，當(dāng)離子濃度較低時(shí)較多的水分子被電離，以保證一定的電流量。極化經(jīng)常回引起pH值的波動(dòng)。EDI是利用水的極化來(lái)再生離子交換樹(shù)脂的。
•PPM：一百萬(wàn)分之一。1ppm = 1毫克/升。
•TOC：有機(jī)碳的總數(shù)。水樣里的有機(jī)物含量的量度，該值隨著離子濃度的降低而增大。
•供電電壓：直流電施加于每個(gè)組件的陽(yáng)極和陰極，該值與組件型號(hào)直接相關(guān)。
•電流值：通過(guò)每個(gè)組件的直流電流。該電流值的大小取決于反滲透給水總中離子的濃度、水利用率、水分解的數(shù)量、與組件型號(hào)基本無(wú)關(guān)。
•電效率：理論上遷移離子需要的電流除以實(shí)際電流。
回收率：產(chǎn)品水流量除以整個(gè)的給水流量。如果考慮到濃水返回前置RO，回收率一般為99%，如果濃水被排放，回收率可為90%—95%。
流程：
建議：在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用三通閥門(mén)來(lái)避免清洗時(shí)用手?jǐn)嚅_(kāi) EDI 的管路。
• 斷開(kāi)淡水進(jìn)水口和產(chǎn)品水出水口管路連接。
• 將一臺(tái)化工輸送泵的出口連接到淡水入水口，調(diào)整流量為0.5gpm，壓力為30psi。
• 將泵的入口連接到一個(gè)裝滿(mǎn)5加侖（19升）100 ºF（38攝氏度）非離子表面活性清洗劑的箱子上。
• 將產(chǎn)品水出口連接到清洗箱里。
• 用泵使清洗液循環(huán)清洗 EDI 60秒，然后停泵用清洗液浸泡5分鐘以上。
• 當(dāng) EDI 內(nèi)清洗液消耗完時(shí)再次啟動(dòng)泵清洗。
• 在清洗箱中裝滿(mǎn)100 ºF的去離子水，打開(kāi)泵將殘余的清洗液沖清洗干凈。
• 讓至少20加侖室內(nèi)溫度的水循環(huán)沖洗 EDI 。如果沖出液TOC高于系統(tǒng)要求值，重復(fù)這一步驟。
• 淡水入水口和產(chǎn)品水出水口恢復(fù)清洗前的連接。
• 運(yùn)行系統(tǒng)4個(gè)小時(shí)，使清洗液全部排出。
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