EDI与离子交换比较
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EDI相对于离子交换器水处理技术的优越性摘要:EDI装置是一种新型的高纯水水处理设备,文中介绍了EDI装置的工作机理及在黄岛电厂的运行状况,它与反渗透联合使用能制出纯度很高的水,可使出水电阻率高达15mΩ/cm以上,EDI相对于离子交换器在技术性能、技术指标以及制水单价具有明显优势。
关键词:EDI工作机理;EDI模块寿命;技术及经济比较引言近年来,水处理的应用技术取得了跨越式的发展,重要标志是膜技术的大量应用。
微滤、超滤、反渗透和电除盐是目前水处理领域中最为突出的四种膜分离技术。
电除盐技术的应用源于本世纪初,是将传统的电渗析技术和离子交换技术有机地结合,它既克服了电渗析不能深度脱盐的缺点,又弥补了离子交换不能连续工作、需消耗酸碱再生的不足。
但由于EDI模块通过电能迁移杂质离子的能力所限,因而EDI装置通常用于处理低含盐量的水(总含盐量<50mg>1.EDI工作机理EDI膜堆主要有两个电性相反的电极和多个膜块单元对组成。
一个膜单元对由一个填满阳离子和阴离子交换树脂的淡水室、一个阳膜、一个阴膜、一个浓水室组成,EDI膜堆包含多个膜单元对。
EDI水处理过程是由电渗析和离子交换两个过程的叠加,即电场作用下离子的选择性定向迁移过程与化学位差作用下的离子交换过程相结合。
当水流经淡水室时,水中杂质离子通过扩散进入树脂层,并与树脂上可交换离子进行交换;然后交换到树脂上的杂质阳离子和阴离子,在电场的作用下通过有彼此紧密接触的树脂颗粒构成“离子通道”分别迁移到阳膜和阴膜的表面。
并分别透过阳膜和阴膜进入与淡水室相邻的两个浓水室,从而达到去除水中的离子目的。
随着电流密度的增大,电场作用的加强,在阳膜和阴膜的淡水侧表面及阴、阳树或脂阴、阳极侧表面的滞留层中,阴、阳离子浓度逐渐降低。
水在直流电能的作用下可分解成H+和OH-,是使淡水室中的离子交换树脂经常处于再生状态,从而浓水不断被排除。
淡水室就会产生纯水。
因此EDI在通电状态下可以不断制出水来。
EDI 与混床离子交换法的经济性比较电去离子法(EDI)作为一种水处理技术在各种领域已有10余年的商业运行经验,它是一种利用电能对水质进行净化处理的技术EDI 膜堆中各膜对为板框式组装,每个膜对由精选的离子交换膜(一张阳膜、一张阴膜)及允许水流通过和促进水流在流道中湍流的隔栅组成。
另外,交错的膜对间填充满象混合离子交换树脂之类的离子化导电物质。
膜对中对进水起纯化作用的单元称为淡水室,起聚集离子作用的单元称为浓水室。
多个膜对构成一个膜堆,膜堆设计为水平放置,在膜堆的两侧安装有一副电极(阳极及阴极),整个的组件通常称为一个EDI 膜堆。
在直流电场的作用下,离子从淡水室中选择性地透过离子膜进入到浓水室中,最后在淡水室中制出除盐的产品水。
浓水室中的废水可以回收至水处理系统的前端或回收至其它设备中使用,小流量的极水可以同设备的废水一样进行排放处理。
EDI最适合于应用在经R0脱盐后的水质精处理阶段。
EDI设备无需化学药剂的再生,可以连续运行。
在具体的应用中,仅调节EDI 的运行电流就可以改变其出水水质。
在进水电导率为60ms/cm或更低的条件下,EDI可制出1 —18MW.cm 的产品水。
一些供应商现在已经为各个行业包括实验室、蒸汽站、制药及半导体在内的厂家生产和销售EDI 系统以制取高纯水,EDI 产业应用的焦点集中在中到大型出力纯水制备的使用上(50gpm及以上),在这些应用中,EDI可带来环境、安全及运行方面的显著效益,它作为R0出水的纯化装置技术上合理、经济上可完全替代混合床离子交换技术,本报告对新投产的EDI 及混床技术将作经济上的比较。
由于EDI 为膜堆式设计,属于非化学式的水处理系统,它无需酸、碱的贮存、处理及无废水的排放,因而它对新用户具有特别的吸引力。
采用EDI对旧系统进行改造也是非常经济的,因为EDI可完全地利用现有的厂房及辅助设施。
主要的研究点总则研究的目标是将作为经R0预脱盐的后续处理的EDI与混床离子交换精化方式作经济性比较。
8下 2016年 第24期(总第542期)【科技与管理】 Technology and Management一、离子交换法和EDI技术应用对比1.产水质量比较国家目前对电厂锅炉补水的要求是电导率小于0.2 μ.S/ cm。
而目前国内传统的混床系统的产水电导率通常处于0.2~0.3 μ.S/cm,略高于标准要求。
不仅如此,补水中还有许多有害物质,例如镁、铁、钙、硅等金属。
而新兴的EDI 产水电导率可以达到0.1 μ.S/cm以下,其产水水质是混床产水水质的2.5倍左右,所产水中的有害金属也小于后者,这种补水技术可以有效降低钙、镁、硅等物质结垢,从而保护锅炉、水管、汽轮发电机免受其损害,延长使用寿命[1]。
此外,相比于离子交换技术来说,目前EDI技术在应用过程中,可以有效减少化学物质、降低酸碱的使用量,并且使水质相对更加稳定。
同时,其在除盐的过程中,人工的劳动强度较低,运行费用也较低,具有经济可行性。
近几年大量的科学实验都表明,通常情况下,EDI技术可以在二次除盐中有效降低制造纯水过程中再生酸碱的概率。
这门新兴技术的发展对于提高水处理技术有着重要的意义。
2.运行成本比较混床系统除了必备的混床之外,还需酸、碱储备罐等设备。
据估算,假设一家发电厂的预计发电量为600万kW/h,每小时补水量为40~60 t,这种情况下需要在初期投资3亿元以上用于混床、储备罐、树脂等设备的采购。
而等同补水能力的情况下,EDI系统仅仅需要约2千万的投资。
据调查,在目前的技术水平下,混床系统每吨的补水需要消耗6~12元,取平均值8元。
那么这座600万kW/h的电厂的工作每年约为:600×24×360×8=4 147万元。
同等补水能力的EDI系统的成本计算如下:折旧费来说,按3年折旧来计算,每吨补水的折旧费均摊为:2千万/3/360/24/60=12.8元电耗部分,每吨产水的电耗分为EDI本身电耗和配属电耗,EDI本省电耗0.1 kW·h;配属部分(包括两台10 kW 水泵,1台2.5 kW脱气泵及多种检测仪表)的电耗大约为:(2×10+2.5+1)/60=0.4 kW·h电费部分,按0.5元/kW·h的市价计算,EDI和附属部分的电费:(0.1+0.4)×0.5=0.25元综上所述,以600万kW·h的电厂为例,采用EDI系统补水的年成本总和为(1.93+0.25)×600×24×360=1 130万元。
EDI系统与混合离子交换技术的区别有哪些
2020年1月7日
EDI系统与混合离子交换技术的区别有哪些?下面为大家详细介绍,帮助大家更好的选择适合自己的设备系统:
1、占地空间小,省掉了混床和再生设备。
2、产水稳定,出水质量高,而混床在树脂接近失效时水质会变差;EDI系统商品水水质稳定,电阻率一般为15MΩ·cm,较高时可达到18MΩ·cm,到达超纯水的指标。
混床离子交换设备的清水进程是连续式的,在刚刚被再生后,其商品水水质较高,而在下次再生之前,其商品水水质较差。
3、运转费用低,再生只耗电,不用酸碱,节省材料费用;EDI系统运转费用包括电耗、水耗、药剂费及设备折旧费等费用,省去了酸碱耗费、再生用水、废水处理和污水排放等费用。
在电耗方面,EDI系统约0.5kWh/t水,混床技术约0.35kWh/t水,电耗的本钱在电厂来说是相比经济的,可以用电厂用电的报价核算。
在水耗方面,EDI系统产水率高,不用再生用水,因此在此方面运转费用低于混床。
至于药剂费和设备折旧费两者相差不大。
总的来说,在运转费用中,混床运转本钱高于EDI设备。
因此,EDI设备的费用在几年内完全可以收回。
4、环保效益显著,增加了操作的安全性;EDI系统归于环保型技能,离子交换树脂不需酸、碱化学再生,节省很多酸、碱和清洁用水,大大降低了劳动强度。
更主要的是无废酸、废碱液排放,归于非化学式的水处理体系,它无需酸、碱的储存、处理及无废水的排放,因此它对新用户具有格外的吸引力。
EDI水处理技术发展应用EDI(Electrodeionization)是一种水处理技术,它结合了电化学和离子透析的原理,用于去除水中离子和溶解物质。
EDI技术在水处理领域的发展应用已经取得了显著的成就,广泛应用于工业、医疗、食品饮料等领域。
EDI技术的原理是利用电场和渗透膜,通过电解过程将水中的离子分离出来。
在EDI装置中,水通过一个阳极和阴极之间的二电极腔室,这些腔室之间有交错的离子交换膜。
当外加电压施加在电极上时,阴离子会向阳极方向移动,而阳离子会向阴极方向移动。
同时,在腔室中的阳离子和阴离子之间,还存在一个渗透膜,该膜具有特定的孔隙大小,可以过滤掉离子和溶解物质。
EDI技术相比于传统的离子交换法,具有以下几个优点:1.高纯度水产水质稳定:EDI技术可以去除水中的离子和溶解物质,从而产生高纯度水。
与传统离子交换法相比,EDI技术可以获得更高的水质稳定性。
2.无需化学再生:传统的离子交换法需要周期性地进行化学再生,而EDI技术不需要任何化学再生剂,可以节省化学品的使用和处理成本。
3.操作简单方便:EDI技术不需要人工参与操作,全自动运行,减少了人力资源的浪费。
4.操作成本低:EDI技术的运行成本较低,只需要电力消耗,而无需额外的化学品投入。
EDI技术在工业、医疗、食品饮料等领域得到了广泛应用。
在工业领域,EDI技术被广泛应用于电子、电力、化工等行业中,用于生产纯水、高纯水等特殊用途水。
在医疗领域,EDI技术被用于制药、实验室等场合中,用于生产纯净水、注射用水等。
在食品饮料行业,EDI技术则用于生产纯净水、饮用水、饮料生产等。
EDI技术发展的一个重要方向是高效能EDI技术的研发。
目前,一些高效能EDI技术已经开始应用于实际生产中。
这些新技术凭借其更高的去离子率和更低的纯水电导率,可以满足更高水质要求的用户需求。
此外,EDI技术还在与其他水处理技术的结合应用中取得了一定的成果,如与反渗透技术结合,可以实现更高效的水处理效果。
除盐水设备应用于各个行业,就目前除盐水设备技术有蒸馏水法,离子交换法,反渗透法,EDI电除盐等,在本文中,将把反渗透工艺及离子交换工艺特点进行比较,让大家更加认识这两种工艺。
工艺比较:
1、社会效益
反渗透工艺是当今最先进的除盐技术,利用反渗透工艺对水进行除盐,除盐率在97%以上。
该工艺工作量轻,维护量极小,反渗透工艺实行自动操作,人员配置较少,操作管理方便。
离子交换工艺是七十年代以来普遍采用的除盐工艺,它是靠离子交换工艺化学交换来完成对水进行除盐。
该工艺操作量较多维护量较大,人员配置较多,从目前锅炉除盐水工艺系统应用来看,离子交换工艺逐渐被反渗透工艺所取代。
2、环境效益
反渗透工艺是电能为动力,无需酸碱再生,若全为离子交换工艺的工作周期为1天,那么采用反渗透工艺脱除原水97%的盐分,在用离子交换工艺来担负3%的盐分,将使离子交换工艺的工作周期延至长30天以上,极大程度减少酸碱再生废液的排放量,降低了对环境的影响,大大减轻了酸碱排放废水的处理负担。
全离子交换工艺除盐化学交换,需要酸碱再生,其再生频率大,酸碱用量大,对周围的水和大气环境均有较大程度的影响.
3、经济效益
反渗透工艺制水成本低,通常该成本约2.5元/吨(含原水成本暂定1.0元/吨水,以及工资折扣等),该工艺的投资约在两年内从节约酸碱的费用中回收,紧急效益非常显著。
而离子交换工艺的制水成本在5.0元/吨.
并且反渗透工艺发展应用至今,生产工艺已非常成熟,进口RO膜元件可稳定运行5年以上,而离子交换工艺运行周期受到原水含盐量变化影响很大,为延长运行周期,往往需要增加大量的离子交换设备。
工艺占地面积大,运行管理不方便。
相对来讲,反渗透工艺比离子交换工艺更好一些。
EDI技术简介EDI(Electrodeionization)是⼀种将离⼦交换技术、离⼦交换膜技术和离⼦电迁移技术相结合的纯⽔制造技术。
在EDI除盐过程中,离⼦在电场作⽤下通过离⼦交换膜被清除。
在离⼦交换膜之间充填的离⼦交换树脂⼤⼤地提⾼了离⼦被清除的速度。
同时,⽔分⼦在电场作⽤下产⽣氢离⼦和氢氧根离⼦,这些离⼦对离⼦交换树脂进⾏连续再⽣,以使离⼦交换树脂保持最佳状态。
EDI在清除弱电解质和胶体硅⽅⾯均有较好的效果。
EDI可以被看成带有⾃再⽣功能的离⼦交换设施。
这种⾃再⽣功能是通过离⼦在电场中的迁移过程和⽔分⼦的电离过程实现的。
EDI还可以看成⾼效的电渗析设施。
这种⾼效是通过离⼦交换树脂实现的,⽽其中离⼦交换树脂是被连续再⽣的。
EDI设施的除盐率可以⾼达99%以上。
如果在EDI之前使⽤反渗透设备对⽔进⾏初步除盐,再经EDI除盐就可以产⽣电阻率⾼达18兆欧*厘⽶的超纯⽔。
EDI可以以单元组合的形式构成各种流量的净⽔设施,因此具有相当的灵活性和适应性。
EDI优点* 连续运⾏,产品⽔⽔质稳定* ⽆须⽤酸碱再⽣* 不会因再⽣⽽停机* 节省了反冲和清洗⽤⽔* 以⾼产率产⽣超纯⽔(产率可以⾼达95%)* ⽆再⽣污⽔,不须污⽔处理设施* ⽆须酸碱储备和酸碱稀释运送设施* 减⼩车间建筑⾯积* 使⽤安全可靠,避免⼯⼈接触酸碱* 减低运⾏及维修成本* 安装简单、安装费⽤低廉EDI与离⼦交换⽐较产品⽔⽔质⽐较EDI是⼀个连续净⽔过程,因此其产品⽔⽔质稳定。
离⼦交换设施的净⽔过程是间断式的。
在离⼦交换柱刚刚被再⽣后,其产品⽔⽔质较⾼,⽽在下次再⽣之前,其产品⽔⽔质较差。
投资量⽐较与离⼦交换相⽐EDI不需要酸碱储存、酸碱添加和废⽔处理设施。
EDI⼚房需要量仅为离⼦交换的15%。
因此,EDI的投资量⽐离⼦交换⼩得多。
初略地说,EDI设施相关投资量仅为离⼦交换投资量的30%。
运⾏成本⽐较与离⼦交换⽐较EDI不需要酸碱消耗、再⽣⽤⽔和废⽔处理。
超纯水设备中EDI技术的详细解说1.1EDI超纯水设备描述连电除盐续(EDI,Electrodeionizatio或CDI,Continuous Electrodeionization),是利用混和离子交换树脂吸附给水中的阴阳离子,同时这些被吸附的离子又在直流电压的作用下,分别透过阴阳离子交换膜而被去除的过程。
通过这样的技术更新可以代替传统的离子交换装置,EDI超纯水设备可以生产出电阻率高达18 MΩ*cm的超纯水。
1.2EDI技术是的水处理工业的革命和传统离子交换(DI)相比,EDI所具有的优点:EDI无需化学再生。
EDI再生时不需要停机。
提供稳定的水质。
能耗低。
操作管理方便,劳动强度小。
运行费用低。
利用反渗透技术进行一次除盐,再用EDI技术进行二次除盐就可以彻底使纯水制造过程连续化并避免使用酸碱再生,因此EDI技术给水处理工业带来了革命性的进步。
1.3 EDI过程细节一般城市水源中存在钠、钙、镁、氯化物、硝酸盐、碳酸氢盐等溶解物,这些化合物由带负电荷的阴离子和带正电荷的阳离子组成。
通过反渗透(RO)的处理,98%以上的离子可以被去除。
RO纯水(EDI给水)电阻率的一般范围是0.05-0.25 MΩ?cm,即电导率的范围为20-4μS/cm。
根据应用的情况,去离子水电阻率的范围一般为1-18.2 MΩ?cm。
另外,原水中也可能包括其它微量元素、溶解的气体(例如CO2)和一些弱电解质(例如硼,二氧化硅),这些杂质在工业除盐水中也必须被除掉。
但是反渗透过程对于这些杂质的清除效果较差。
离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近,可以使特定的离子迁移。
阴离子交换膜只允许阴离子透过,不允许阳离子透过;而阳膜只允许阳离子透过,不允许阴离子透过。
在一对阴阳离子交换膜之间充填混合离子交换树脂就形成了一个EDI单元。
阴阳离子交换膜之间由混合离子交换树脂占据的空间被称为淡水室。
将一定数量的EDI单元罗列在一起,使阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列,并使用网状物将每个EDI单元隔开,形成浓水室。
电除盐(EDI)与混合离子交换的比较电除盐(EDI)精处理技术一.EDI的基本工作原理电除盐(EDI)是一种将离子交换与电渗析相结合的精处理除盐技术。
该技术利用离子交换能深度脱盐来解决因电渗析极化而脱盐不彻底的问题,又利用电渗析极化而发生水电离产生H+和OH-实现树脂自再生来克服树脂失效后通过化学药剂再生的缺陷,是20世纪80年代以来逐渐兴起的新技术。
EDI装置包括阴、阳离子交换膜,离子交换树脂,直流电源等。
其中阴离子交换膜只允许离子透过,不允许阳离子通过,而阳离子交换膜只允许阳离子透过,不允许阴离子通过。
离子交换树脂充填在阴、阳离子交换膜之间形成单个处理单元,并构成淡水室。
单元与单元之间用网状物隔开,形成浓水室。
在单元组两端的直流电源阴、阳电极形成电场。
来水流经淡水室,水中的阴、阳离子在电场作用下通过阴、阳离子交换膜进入浓水室被“清除”。
在离子交换膜之间充填的离子交换树脂大大地提高了离子被“清除”的速度。
同时,水分子在电场作用下产生氢离子和氢氧根离子,这些离子对离子交换树脂进行连续再生,以使离子交换树脂保持最佳状态。
EDI装置将给水分成三股独立的水流:纯水、浓水、和极水。
纯水(90%~95%)、浓水(5%~10%)可以再循环处理,极水(1%)排放掉。
EDI装置属于精处理系统,一般多与反渗透(RO)配合使用,组成预处理、反渗透、EDI装置的超纯水水的处理系统,可取代传统水处理工艺的混合离子交换设备。
EDI装置进水要求为电阻率为0.025~0.5MΩ·cm(40~2μs/cm),反渗透装置完全可以满足要求。
EDI装置可生产电阻率高达15MΩ·cm以上的超纯水。
二、EDI装置的特点EDI装置不需要化学再生,可连续运行,进而不需要传统水处理工艺的混合离子交换设备再生所需的酸碱液,以及再生所排放的废水。
其主要特点如下:(1)连续运行,产品水水质稳定。
(2)容易实现全自动控制。
(3)无需用酸、碱再生,对环境友好,是环保型设备。
EDI工作原理EDI(Electrodeionization)是一种利用电化学和离子交换技术进行水处理的方法。
它是一种高效、节能、环保的水处理技术,广泛应用于电子、化工、制药、食品等行业。
一、EDI的工作原理EDI技术是将电化学和离子交换技术相结合,通过电场和离子交换树脂的作用,将水中的离子分离出来,实现水的去离子化。
其工作原理主要包括以下几个步骤:1. 预处理:EDI系统的前端通常会配备预处理设备,如颗粒过滤器、活性炭过滤器等,用于去除水中的悬浮物、有机物和氯等杂质,以保护EDI模块。
2. 离子交换:EDI模块中包含阳离子交换膜和阴离子交换膜,当水通过这些膜时,阳离子和阴离子会被吸附,并与树脂上的H+和OH-交换,形成H2O分子。
3. 电场作用:EDI模块中还包含电极,当外加电场通过电极时,它会促使水中的离子迁移,使得阳离子和阴离子进一步分离。
4. 清洗:EDI模块在长时间使用后,会出现膜污染和树脂污染的问题,因此需要进行定期的清洗操作,以恢复EDI系统的性能。
二、EDI的优势EDI技术相比传统的离子交换技术具有以下优势:1. 高效节能:EDI系统不需要再生剂,不需要酸碱再生,不产生废水和废液,节约了能源和水资源。
2. 操作简便:EDI系统的操作和维护相对简单,只需定期清洗和更换耗材,无需专门操作人员。
3. 水质稳定:EDI技术能够提供稳定的去离子水质,去除了水中的离子杂质,保证了产品质量的稳定性。
4. 环保健康:EDI系统不使用化学药剂,不产生二次污染,对环境和人体健康无害。
5. 节省空间:EDI系统体积小,占地面积少,适合安装在有限空间的场所。
三、EDI的应用领域EDI技术广泛应用于以下领域:1. 电子行业:EDI技术可用于电子芯片、液晶显示器、电子元件等的制造过程中,保证纯净水的供应,避免离子杂质对产品的影响。
2. 化工行业:EDI技术可用于化工工艺中的水处理,确保水质符合生产要求,提高产品质量。
离子交换法和EDI技术应用比较摘要本文从产水质量、运行成本、环境保护等几方面,对混床离子交换和EDI在电厂锅炉补给水处理中进行了分析对比。
关键词离子交换;EDI;混床锅炉0 概述随着电力系统高参数大容量机组的不断发展,对锅炉补给水的要求也越来越高,传统的离子交换等除盐方式,虽然也可满足所需水质的要求,但同时却存在着许多如所需设备台数多、投资费用高、大量使用酸、碱而造成的环境污染等一系列问题。
目前解决上述矛盾的最合适办法是采用反渗透+EDI联合处理的水处理工艺流程。
还可有效地降低由于水源水质剧变而带来的对除盐设备的影响。
我们赤峰热电厂锅炉补给水处理系统,就是采用的这种反渗透+EDI联合处理的工艺流程。
赤峰热电厂的水处理系统,蝶片过滤器+超滤+双级反渗透+EDI,设计出力单台为62吨/小时,全部系统由予处理系统、反渗透予脱盐系统和EDI除盐系统三大部分组成,其工艺流程如下:自来水→生水泵→碟片过滤器→生水加热器→10u超滤(4×53m3/h)→超滤水箱→一级高压泵→一级反渗透(2×77m3/h)→缓冲水箱→二级高压泵→二级反渗透(2×69m3/h)→渗透水箱→EDI升压泵→保安过滤器→EDI设备(2×62m3/h)→除盐水箱→除盐水泵→主厂房。
下面就离子交换混床和EDI设备进行经济分析比较1 产水质量按照国家对电厂锅炉补水的要求,电导率在0.2μ.S/cm以下。
现国内电厂多采用传统的混床系统,产水电导率一般在0.2-0.3μ.S/cm之间,补水中还存在不少诸如钙、镁、铁、硅等之类的有害物质。
EDI产水电导率可达到0.07-0.1μ.S/cm,比混床产水水质高2-3倍,且产水中的硅、铁均小于2μg/L,显而易见、用EDI 补水较混床补水可最大限度地减少钙、镁及硅结垢,从而可大大延长锅炉、管道及汽轮发电机的使用寿命。
EDI技术本质连续电除盐,一般都是利用混合离子交换树脂附给水的阴阳离子,促使被吸附的离子能够在直流电压的作用下,借助离子交换膜将其去除的过程。
第一章EDI 技术介绍1.1 EDI 描述EDI技术是二十世纪八十年代以来逐渐兴起的净水技术。
进入2000年以来,已在北美及欧洲占据了超纯水设备相当部分的市场。
EDI系统代替传统的DI混合树脂床,生产去离子水,与离子交换不同。
EDI不会因为补充树脂或者化学再生而停机。
因此,EDI使水质稳定。
同时,也最大限度地降低了设备投资和运行费用。
1.2 EDI 的优点和传统离子交换(DI)相比EDI所具有的优点:☆EDI无需化学再生☆EDI再生时不需要停机☆提供稳定的水质☆耗能低☆运行费用低1.3 电除盐过程EDI技术是将两种已经很成熟的水净化技术——电渗析和离子交换相结合,通过这样的技术更新,溶解的盐可以在低能耗的条件下被去除,且不需要化学再生,并生产出高质量的除盐水。
EDI除盐是在电压作用下使离子从淡水水流进入到邻近的浓水水流。
EDI 与电渗析不同,它在淡水室中填充树脂,而树脂的存在可以大大提高离子的迁移速度,在此,树脂的作用是离子的导体而不是离子交换源,其工作状态是连续稳定的。
1.4 EDI 技术概述图1表示了EDI的工作过程电除盐将离子交换树脂填充在阴、阳离子交换膜之间形成EDI单元,双在这个单元两边设置阴、阳电极,在直流电作用下,将离子从其给水(通常1是反渗透纯水)中进一步清除。
离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近,可以使特定的离子迁移。
阴离子交换膜只允许阴离子透过,不允许阳离子透过;而阳膜只允许阳离子透过,不允许阴离子透过。
在EDI组件中将一定数量的EDI单元罗列在一起,使阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列,并使用网状物将每个EDI单元隔开,形成浓水室。
EDI 单元中间为淡水室。
在给定的直流电的推动下,给水通过淡水室水中的离子穿过离子交换膜进入到浓水室被去除而成为除盐水;通过浓水室的水将离子带出系统,成为浓水。
EDI组件将给水分成三股独立的水流:1〃纯水(最高利用率为99%)2〃浓水(5%—10%,可以用于RO给水)3〃极水(1%,排放)。
反渗透+EDI和传统离子交换全套Ol什么是EDI?EDI的英文全称是electrodeionization,翻译过来就是电除盐法,也称作电去离子技术,或填充床电渗析。
电去离子技术结合了离子交换和电渗析两项技术。
它是在电渗析的基础上研究发展起来的除盐技术,是继离子交换树脂等之后日益获得广泛应用并取得较好效果的水处理技术。
既利用了电渗析技术可连续除盐的优点,又利用了离子交换技术达到深度除盐的效果;既改善了电渗析过程处理低浓度溶液时电流效率下降的缺陷,增强离子传递,又使离子交换剂可得到再生,避免了再生剂的使用,减少了酸碱再生剂使用过程中所产生的二次污染,实现了去离子的连续操作。
EDI去离子的基本原理包括以下3个流程:1、电渗析过程水中电解质在外加电场作用下,通过离子交换树脂,在水中进行选择性迁移,随浓水排出,从而去除水中的离子。
2.离子交换过程通过离子交换树脂对水中的杂质离子进行交换,结合水中的杂质离子,从而达到有效去除水中离子的效果。
3、电化学再生过程利用离子交换树脂界面水发生极化产生的H+和OH-对树脂进行电化学再生,实现树脂的自再生。
02EDl的影响因素及控制手段?1.进水电导率的影响在相同的操作电流下,随着原水电导率的增加,EDl对弱电解质的去除率减小,出水的电导率也增加。
如果原水电导率低则离子的含量也低,而低浓度离子使得在淡水室中树脂和膜的表面上形成的电动势梯度也大,导致水的解离程度增强,极限电流增大,产生的H+和OH-的数量较多,使填充在淡水室的阴、阳离子交换树脂的再生效果良好。
因此,需对进水电导率进行控制,使EDI进水电导率小于40us∕cm,可以保证出水电导率合格以及弱电解质的去除。
2.工作电压、电流的影响工作电流增大,产水水质不断变好。
但如果在增至最高点后再增加电流,由于水电离产生的H+和OH-离子量过多,除用于再生树脂外,大量富余离子充当载流离子导电,同时由于大量载流离子移动过程中发生积累和堵塞,甚至发生反扩散,结果使产水水质下降。
EDI超纯水设备技术本质及先进性描述
详细:
EDI技术本质
电去离子技术(简称 EDI),是结合了两种成熟的水纯化技术---电渗析和离子交换组合的一种新的水处理技术。
当水通过EDI 膜堆时,水中的阴阳离子首先被离子交换树脂吸附和传导,同时,在直流电场的作用下,超纯水设备中这些阴阳离子分别透过阴阳离子交换膜进入浓水室而被除去。
这一过程中离子交换树脂是被水解离产生的H+、OH-连续再生的,水中溶解的盐分可在低能耗及不须化学再生的条件下除去,这样高电阻率的产品水就可以大流速,持续不断地生产。
EDI技术的先进性
EDI超纯水设备技术与传统的离子交换制取纯水技术相比,具有以下优点:
1、不需使用化学再生药剂,生产过程无任何污染,属清洁生产;
2、再生不需停机,能连续生产质量稳定的高纯水(15~
18MΩ·cm);
3、耗电少,水利用率高;
4、设备运行安全可靠,维护简单;运行费用低;占地面积小,节约场地建设费用。
EDI的主要作用和适用范围:
一般的市政供水中,存在着多种盐的溶解物,如钠、镁、钙等的氯化物、硝酸盐、碳酸氢盐等。
这些盐分以阴、阳离子的形式存在水中。
采用反渗透装置(RO 装置)一般可脱除水中 99%的离子,水的电导率可降到5~20μS/cm,即电阻率达到0.05~0.2MΩ·cm。
但水中一些溶解的气体和其他弱电解质(例如硼酸、二氧化硅)难以被除掉,这些杂质在某些水质要求较高的行业必须除掉。
EDI技术与离子交换相比存在的优点EDI技术是将电渗析技术和离子交换技术有机结合形成的一种新型除盐技术。
可以有效的去除水中全部离子,出水电阻率可稳定在15MΩ.CM以上,连续运行、无化学污染、水的利用率高,在高纯水制备工艺上有着广阔的应用前景。
EDI超纯水设备应用在反渗透系统之后,取代传统的混合离子交换技术(MB-DI)生产稳定的去离子水。
EDI技术与混合离子交换技术相比有如下优点:①水质稳定②容易实现全自动控制③不会因再生而停机④不需化学再生⑤运行费用低⑥厂房面积小⑦无污水排放。
高纯水水处理技术的发展史:第一阶段:预处理—— > 阳床——> 阴床——> 混合床第二阶段:预处理—— > 反渗透——> 混合床第三阶段:预处理—— > 反渗透——>EDI 装置反渗透(RO)技术是一种利用膜分离去除水中离子的方法,尽管反渗透系统将水中95%-98% 的离子去除,但还不能满足工业生产的要求,其后续工艺必须使用离子交换设备。
近几十年以来,混合床离子交换技术一直作为纯水制备的标准工艺。
由于其需要周期性的再生且再生过程中使用大量的化学药品(酸碱)和纯水,因此已很难满足于无酸碱纯水系统。
正因为传统的离子交换已经越来越无法满足现代工业和环保的需要,于是将膜和树脂结合的 EDI 技术成为水处理技术的一场革命。
该技术应用电再生离子交换除盐工艺取代传统混合离子交换除盐工艺DI 。
通过离子交换树脂及选择性离子膜达到高脱盐效果,与反渗透结合的联合工艺使产水水质可达 10~17M ΩCM 的高规格产水。
EDI技术工作原理:1.水进入EDI系统,主要部分流入树脂/膜内部,而另一部分沿模板外侧流动,以洗去透出膜外的离子。
2.树脂截留水中的溶存离子。
3.被截留的离子在电极作用下,阴离子向正极方向运动,阳离子向负极方向运动。
4.阳离子透过阳离子膜,排出树脂/膜之外。
5.阴离子透过阴离子膜,排出树脂/膜之外。
EDI技术的特点
与传统离子交换法(DI)相比,EDI具有以下特点:
(1)可连续生产超纯水,产水水质稳定;
(2)不需酸、碱再生,节约酸、碱消耗以及相应的储运和再生设施;
(3)避免了危险化学品对操作人员的伤害;
(4)无再生污水产生,工艺过程洁净,不需污水处理设施;
(5)结构紧凑,占地面积小;
(6)运行操作简单,劳动强度低。
EDI技术是将两种已经成熟的水净化技术--电渗析和离子交换相结合,水中的离子通过电再生技术被去除,在运行过程中不需要化学再生,并且其出水电阻率可达16-18MΩ.CM. EDI技术作为一种经济实用型的环保超纯水处理解决方案,相比混床具有如下优点: 利用连续电去离子技术,无需化学品的再生,运行成本低;水利用率高;连续工作,出水水质稳定等优势,没有酸碱的排放,可以满足绿色生产,节能环保的要求。
EDI技术由于其突出的优势,将越来越多成为超纯水水处理的首选技术。
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EDI的应用领域
通过EDI制得的超纯水常用于产品广泛应用于太阳能、半导体、光电显示、有色金属深加工、生物医药、钢铁、电力、饮料、等行业。
此外,EDI纯水也可用作制药蒸馏水、食物和饮料生产用水、化工厂工艺用水及其它超纯水应用领域。
简述EDI超纯水设备不同工艺比较分析简述EDI超纯水设备不同工艺比较分析★制备电子工业用超纯水的工艺流程电子行业制备超纯水的工艺大致分成以下几种:1、采用离子交换树脂制备超纯水的其基本工艺流程为:原水→原水箱→原水泵→多介质过滤器→保安过滤器→阳床→阴床(复床)→混床→纯水箱→纯水泵→后置精密过滤器→用水点2、采用反渗透水处理设备与超纯水设备其基本工艺流程为:原水→原水箱→原水泵→多介质过滤器→保安过滤器→高压泵→反渗透设备→RO水箱→混床泵→混床→纯水箱→纯水泵→后置精密过滤器→用水点3、采用反渗透水处理设备与电去离子(EDI)设备,这是一种制取超纯水的最新工艺,也是一种环保,经济,发展潜力巨大的超纯水制备工艺,其基本工艺流程为:原水→原水箱→原水泵→多介质过滤器→保安过滤器→高压泵→反渗透设备→RO水箱→(EDI)泵→保安过滤器→紫外线→电去离子(EDI)→纯水箱→纯水泵→后置精密过滤器→用水点★EDI装置的特点EDI装置不需要化学再生,可连续运行,进而不需要传统水处理工艺的混合离子交换设备再生所需的酸碱液,以及再生所排放的废水。
其主要特点如下:连续运行,产品水水质稳定?容易实现全自动控制?无须用酸碱再生?不会因再生而停机?节省了再生用水及再生污水处理设施?产水率高(可达95%)?无须酸碱储备和酸碱稀释运送设施?占地面积小?使用安全可靠,避免工人接触酸碱?降低运行及维护成本?设备单元模块化,可灵活的组合各种流量的净水设施?安装简单、费用低廉?设备初投资大★EDI装置与混床离子交换设备比较EDI装置与混床离子交换设备属于水处理系统中的精处理设备,下面将两种设备在产水水质、投资量及运行成本方面进行比较,来说明EDI装置在水处理中应用的优越性。
(1)产水水质比较EDI装置是一个连续净水过程,因此其产品水水质稳定,电阻率最高可达18.25MΩ?cm,达到超纯水的指标。
混床离子交换设施的净水过程是间断式的,在刚刚被再生后,其产品水水质较高,而在下次再生之前,其产品水水质较差。
edi水处理工作原理EDI(Electrodeionization)是一种使用电场驱动的水处理技术,通过离子交换膜和电极将水中的离子分离出来,从而实现水的净化和去离子。
EDI技术相对于传统的离子交换(Ion Exchange)工艺具有更高的效率和更低的操作成本。
EDI水处理工作的原理主要包括两个步骤:离子交换和电析。
首先是离子交换步骤。
EDI系统中有正负两种离子交换膜,分别带有正负电荷。
进水经过预处理后,进入到EDI模块中,水在正负离子交换膜之间形成了多个离子交换腔室。
正离子(如钠离子、钙离子)被交换至负离子交换膜的一侧,负离子(如氯离子、硫酸根离子)则被交换至正离子交换膜的一侧。
这样,水中的离子被有效分离并聚集在交换腔室内。
接下来是电析步骤。
在电解室中,水被分为两个部分,一部分是阳离子交换膜一侧的水,另一部分是阴离子交换膜一侧的水。
在电场的作用下,阳离子交换膜一侧的水中的阴离子被吸引至阳极,而阴离子交换膜一侧的水中的阳离子被吸引至阴极。
通过这种方式,水中的离子被进一步分离和去除,从而实现水的去离子。
EDI水处理技术相对于传统的离子交换工艺具有以下优势:1. 高效节能:EDI过程中不需要再使用酸碱再生剂,减少了对环境的污染和能源的消耗。
2. 自动化运行:EDI系统可以实现自动化控制,减少了人工操作的需求,降低了人工成本。
3. 操作成本低:EDI系统不需要添加再生剂,减少了再生剂和废水处理的成本。
4. 占地面积小:EDI系统相对于传统的离子交换工艺,设备占地面积更小,适合在空间有限的场所使用。
5. 产品水质稳定:EDI系统可以实现连续稳定的去离子效果,水质稳定可靠。
EDI水处理工艺在工业生产和纯水制备等领域得到广泛应用。
在电子、化工、制药等行业中,对水质要求较高,EDI技术能够满足其对水质的要求。
同时,EDI技术也可以应用于饮用水处理、锅炉水补给水处理等领域,提供高质量的水资源。
EDI水处理工艺通过离子交换和电析的步骤,能够高效地去除水中的离子,实现水的净化和去离子。
EDI与混床离子交换法的经济性比较电去离子法(EDI)作为一种水处理技术在各种领域已有10余年的商业运行经验,它是一种利用电能对水质进行净化处理的技术EDI膜堆中各膜对为板框式组装,每个膜对由精选的离子交换膜(一张阳膜、一张阴膜)及允许水流通过和促进水流在流道中湍流的隔栅组成。
另外,交错的膜对间填充满象混合离子交换树脂之类的离子化导电物质。
膜对中对进水起纯化作用的单元称为淡水室,起聚集离子作用的单元称为浓水室。
多个膜对构成一个膜堆,膜堆设计为水平放置,在膜堆的两侧安装有一副电极(阳极及阴极),整个的组件通常称为一个EDI膜堆。
在直流电场的作用下,离子从淡水室中选择性地透过离子膜进入到浓水室中,最后在淡水室中制出除盐的产品水。
浓水室中的废水可以回收至水处理系统的前端或回收至其它设备中使用,小流量的极水可以同设备的废水一样进行排放处理。
EDI最适合于应用在经RO脱盐后的水质精处理阶段。
EDI设备无需化学药剂的再生,可以连续运行。
在具体的应用中,仅调节EDI的运行电流就可以改变其出水水质。
在进水电导率为60ms/cm或更低的条件下,EDI可制出1-18MW.cm 的产品水。
一些供应商现在已经为各个行业包括实验室、蒸汽站、制药及半导体在内的厂家生产和销售EDI系统以制取高纯水,EDI产业应用的焦点集中在中到大型出力纯水制备的使用上(50gpm及以上),在这些应用中,EDI可带来环境、安全及运行方面的显著效益,它作为RO出水的纯化装置技术上合理、经济上可完全替代混合床离子交换技术,本报告对新投产的EDI及混床技术将作经济上的比较。
由于EDI为膜堆式设计,属于非化学式的水处理系统,它无需酸、碱的贮存、处理及无废水的排放,因而它对新用户具有特别的吸引力。
采用EDI对旧系统进行改造也是非常经济的,因为EDI可完全地利用现有的厂房及辅助设施。
主要的研究点总则研究的目标是将作为经RO预脱盐的后续处理的EDI与混床离子交换精化方式作经济性比较。
假定水的预处理过程及RO单元与精处理的选择无关,因此这部分水处理系统的费用不作核算。
如果RO出水中含有较高浓度的CO2,可以在EDI或混床前进行处理以减小CO2的含量,这可以通过在RO的出水后应用除碳风机或通过加碱的方式提高RO进水PH的方法完成。
本研究以要求除盐水出力在50-600gpm范围内的新厂为例,此流量范围与一般的厂站要求相当。
由于大多数EDI系统以一种模块式的方式构造,因而系统设计的最大出力实际上是无限的。
本研究考察了三种不同的产品水出力及三种不同含量TDS(全溶解固形物)组合的水处理系统。
出力选择50、200及600gpm,对于每一种出力考察了进水TDS含量为低、中、高三种情况,这些进水的组成成分见表A,进水水质为的RO 系统的出水。
一般情况下,离子的种类及混合状况对EDI及混床的运行没有什么影响。
通常SiO2的含量在0.5PPm以下、游离CO2的含量不超过阴离子总量50%的RO出水可完全为EDI所处理。
除盐水水质的一般定义为电阻大于或等于17MW,SiO2小于20PPb,实际上要求的除盐水水质允许按此标准有一定的变化。
设备所有的设备要求是标准化的,适合重工业产业的连续运行,使用寿命至少在20年以上。
假定每套系统都占有适当的空间,由于EDI系统占用的空间较后者小,因而在经济上更合算。
EDI系统由装在同一个搁架上的多个EDI膜堆(50gpm为4个膜堆, 200gpm 为16个膜堆,600gpm为48个膜堆)、电源、浓水泵、控制盘、必要的阀门等组成,多个膜堆组装在同一膜架内。
EDI系统采用通用的膜堆设计,可提供不同流量大小的出力。
EDI的电耗根据进入TDS的含量大小一般为每小时1.1-2.8KWh/kgal。
一个EDI膜堆一般按其正常出力运行,但在短时间内可以在保证出水水质的条件下以更高的流量运行。
当EDI膜堆要求进行维护及更换时(当然这种情况是比较少见的),系统中剩余的膜堆可以在保证出水水质的前提下比正常出力略大的负荷运行,直至有故障的膜堆被修复或更换为止。
这种能力可使其根据产水量和水质提供一定程度的富余量,并允许系统连续地运行,当然这种膜堆式系统出力的提高是有限度的(最大可提高20%的出力)。
同时需要指出的是,更大的出力将增加EDI膜堆的运行压差。
此外某些EDI组件可提供100%的富余量,例如浓水循环泵等。
在混床系统中,为保持连续的运行,一般设置有两台床。
对于50gpm出力的混床,其直径为30英寸;200gpm出力的混床直径为54英寸;600gpm出力的混床直径可达90英寸,混床的运行周期分别为24小时(高TDS含量)、36小时(中TDS含量)及60小时(低TDS含量),混床系统还包括酸碱再生装置、酸碱贮存罐(30天的贮存量)、碱稀释水加热器、风机、相关的仪表、控制盘及废水中和系统(罐、泵、混合器等)。
需要指出的是在EDI及混床系统中都含有控制盘,但混床系统的控制盘比EDI系统的控制盘更大更复杂。
过程考察这里选择了下述主要过程进行研究讨论。
厂站容量设为100%,运行温度为20℃,阳树脂量为10kgr/ft3(1kgr=64.8g),阴树脂的量为9kgr/ft3,酸碱剂量为6lb/ft3,离子交换树脂每四年更换一次,EDI膜堆每5年更换一次。
研究表明,EDI的维护量为每天0.5个工作时,而混床每再生一次需2个工作时。
EDI 系统的回收率为97.2%,混床回收率根据运行时间一般为95.4%至98.5%。
费用分析这里讨论了各种条件下的投资、安装及运行费用,费用数据主要考察了年度花费。
考察期选择为10年,即投资系数为10%(资产回收系数为0.16275),总的年度费用表示目前10年期内的年度支出数据。
缩短考察时间不利于对初期投资的分摊计算(对年度运行费用有利),降低投资系数对年度运行费用不利(有利于分摊初期投资)。
EDI的混床设备的资金花费比较见表B安装费用可按总投资的百分比进行估算,对于EDI系统费用系数取0.2%,混床系统取0.4%,一些工程公司过去常使用这些系数对新设备的安装费用进行预算。
EDI的安装与新RO系统的安装具有可比性,系数可取0.2%。
混床安装的部件要多得多,而且系统连接也较为复杂(线路、管线及垫料等的互相连接),对混床安装费用系数的分析比较灵活,当混床的安装费用系数降至0.3%时,年度费用按具体情况仅降低3%至5%。
运行费用两套系统中每一过程主要运行费用的考查有以下几方面的内容:人力、水耗、废水的处置等。
对于EDI而言,电耗及EDI膜堆的更换是额外的运行花费,混床的花费也包括化学药剂及树脂的更换费等,其它的如碱稀释水加热(每年通常为几百至二千美元)及间歇性运行的水泵(每年最多在200-500美元)等这类较少的花费不包括在内。
可取下述的费用数据:人力40美元/h,电耗0.07美元/KWh,水1美元/Kgal,废水2美元/Kgal,100%硫酸0.05美元/lb,100%氢氧化钠0.15美元/lb,阳树脂55美元/ft3,阴树脂150美元/ft3,膜堆更换费用6300美元/12.5gpm出力。
费用分析的讨论各种条件下年度费用的统计见表C。
表B给出了各系统年度总的投资费用,运行及安装费用前已叙及,费用比较也已作了较精确的讨论。
EDI与混床年度费用的比较见图1,结果表明,除第一种情况外,EDI系统在对RO出水的纯化上比混床系统更经济。
随着RO出水TDS的增大,EDI在费用上有增大的趋势。
在出力较大、TDS较低时(600gpm,4.16ppm),EDI的费用比混床略高10%,这主要是由于EDI膜堆的经常更换所引起的。
因为EDI技术刚刚开发,故研究中取5年为一个更换周期。
可以预料,EDI膜堆的使用寿命将至少可达到6-8年,这已在一些早期的商业应用中得到了证实。
图2给出了各条件下的年度运行费用,这里膜堆的更换周期选用5年。
图3给出膜堆更换周期为7.5年的情况下对运行费用的影响。
将膜堆更换周期延长后,对高出力、低TDS情况的年度运行费用进行调整的结果表明,EDI的年度总费用由混床费用的110%下降到95%。
(图1、2、3略)表C 系统年度费用(,000)$对于新建厂站的情况,在50-200gpm的出力范围内,EDI较混床精处理有较明显的经济优势。
混床精处理系统要求配有相应的辅助设施(化学药剂贮存及输送系统、废水中和系统),这对低到中型出力的设备来说在经济上不合算。
对于出力为100gpm的情况,EDI和混床系统的投资费用大致相当。
建筑空间要求这项研究未包括与基建或别的对空间有要求的相关费用。
EDI系统可比混床系统及其所有的辅助设施占用更少的空间。
对于新设备费用的估算而言,降低与EDI相关的基建费用是相当重要的,即使使EDI所用的空间不及混床系统的一半,这也是可行的。
假定基建费用估计为75美元/ft3,EDI可降至500ft2,这样就可以节省37,500美元的投资费用。
环保问题目前随着企业数量的不断扩大,有害化学物质的使用及其相关的负效应问题变得更加尖锐。
对化学药品所引起的争端包括运行人员的操作及安全问题、防止泄漏的措施、废弃物的排放及定期控制等问题。
随着水处理技术的发展,现在可以采用膜处理及其它非化学方法的净水技术,EDI技术对此是一个较大的贡献。
本研究没有考察化学药剂从工场到膜处理系统基地(包括EDI)所引发的问题,但可以降低再生药剂的使用或消除下述的需要及任务:· 必要的废水处理及其相关的监控、排放物的测试、再生废水的调整等相关活动。
· 污染区域、设施及根据相应化学排放物所采取预防措施的试验。
· 工作人员处理有害化学药品的培训。
使用单台混床增加除盐水贮存罐本研究未详细考察采取减少混床系统的投资而应用单台混床(不是双台混床)制水并增加除盐水贮存罐的运行方式。
对这一方式的简要分析表明,如果安装充足的贮水罐(8小时的供水量),允许单台的混床再生二次而不影响系统的供水量,那么对系统的初期投资没有什么大的影响。
考虑到系统的出力,贮存量相应的可达24,000gal(50gpm系统)、96,000gal (200gpm系统)及288,000gal(600gpm系统)。
对投资项目的研究表明,从预算中去掉一台混床将节省约20%的初期投资费用。
无论如何,增加除盐水的贮存罐将降低费用,如果能够达到节省20%的投资费用,就可以使混床系统的年度费用相应地降低6%到12%。
总之,如果新厂不考虑水处理系统的组成而计划安装有较大的除盐水贮存罐,采用单台的混床是有保证的。
进水TDS增大当进水TDS增大时,EDI系统可以通过增大运行电流的方式在保证出水水质及水量的条件下适应这一情况。
因此当RO系统的除盐能力有所下降时,EDI系统可以相对不受影响(仅增加电耗),而混床系统将缩短运行周期,从而增大了化学药剂的使用,增加了人力。