超纯水设备EDI模块工作原理




来自城市水源的水中含有钠、钙、镁、氯化物、硝酸盐、碳酸氢盐、二氧化硅等溶解盐。这些盐由带负电的离子(anion)和带正电的离子(cation)组成。98%以上的离子都可以通过反渗透(RO)处理得以去除。城市的水源还含有有机物、溶解气体(如:O2,、CO2)、微量金属和其它微电离的无机化合物,这些杂质在工业应用过程当中必须去除(如硼和硅)。RO系统和其预处理也可以去除许多这些杂质。

RO反渗透纯净水设备产水的电导率理想范围一般在4-20µS/cm,而根据应用领域的不同,超纯水或去离子水的电阻率一般在2-18.2MΩ.cm之间。通常,EDI进水离子越少,其产品水质量越高。

超纯水设备EDI模块工作原理

EDI工艺从水中去除不想要的离子,依靠在淡水室的树脂吸附离子,然后将它们迁移到浓水室中。

离子交换反应在模块的淡水室中进行,在那里阴离子交换树脂释放出氢氧根离子(OH-)而从溶解盐(如氯化物、Cl-)中交换阴离子。同样,阳离子交换树脂释放出氢离子(H+)而从溶解盐中(如钠、Na+)交换阳离子。

从水流中去除离子的吸附步骤,在模块中的停留是有限的(近似10~15秒)。当被吸附时,离子仅仅被外在的直流电场驱动迁移。

一个直流(DC)电场通过放置在组件一端的阳极(+)和阴极(-)实现。电压驱动这些被吸收的离子沿着树脂球的表面移动,然后穿过离子选择性膜进入浓水室。直流电场也裂解水分子形成氢氧根离子和氢离子:

H2O=OH-+H+

在图1中,离子交换膜由垂直线表示,这些垂直线根据离子穿透性的不同标注成不同的几项。因为这些离子选择性膜不允许水穿过,所以他们对水流来说是个屏障。

带负电的阴离子(如OH-、Cl-)被吸引到阳极(+),并且被阴极排斥。这些离子穿过阴离子选择性膜,进入相邻的浓水室,而不会穿过相邻的阳离子选择性膜,并滞留在浓水室,并随浓水流出浓水室。在淡水室中带正电的阳离子(如H+、Na+)被吸引到阴极(-),并且被阳极排斥。这些离子穿过阳离子选择性膜进入临近的浓水室,他们在那里被临近的阴离子选择性膜阻挡,并随浓水流出浓水室。

在浓水室中,仍然维持电中性。从两个方向输送过来的离子彼此相互中和。从电源流过来的电流跟移动离子的数目成比例。水裂解离子(H+和OH-)和现存的离子都被迁移并且被加到所要求的电流之中。

当水流流过两种不同类型的腔体时,淡水室中的离子就会完全被去除,同时被收集到邻近的浓水流之中,这就可以从模块中带走被去除了的离子。

在淡水室和(或)浓水室中使用离子交换树脂是EDI的关键技术和专利。在淡水室中还会发生一个重要现象,在电势梯度高的特定区域,电化学“分解”能够使水产生大量的H+和OH-离子。这些区域中产生的H+和OH-离子在混合的离子交换树脂中可以使树脂和膜不断再生,并且不需要外加化学试剂。

合格的反渗透纯净水设备对于EDI理想的性能表现和EDI系统无故障工作是一个基本要求(实际上对于基于离子交换树脂的去离子系统都是这样)。进水流中的污染物质对去离子组件会产生负面影响,要么增加维修频率,要么减少模块的使用寿命。因此,RO反渗透系统的品质和它的预处理是需要审定的。

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