EDI技术在超纯水制备中的应用

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交 换混 床 的对 比 ,认为 E I 术具有 显 著 的经 济效益 和 环境 效益 . D技
关键词 :电去离子 ( D );超纯水 :反渗透 ( 0);离子 交换 E I R 中图分 类号 :T 2 35 K 2. 文献标识码:B
Appl a i n O i to fEDIi M a i t a Pur a e c n k ng Ulr eW tr
33 E 系 统 进 水 水 质要 求 . DI 综 合 以上 各 方 面 的 分 析 , 于 E 进 水 的 水质 要求 如 表 对 DI 所 示 , 以保 证 其 出水 指 标 达 到 电 子 行 业 半 导 体制 造 需 要 的 可 高纯 水 的要 求 。 表 E 进 水 水 质 要 求 表 DI
Na +


T e含量 高【。 o ” 随着半导体工业的发展, 对超纯水质量要求
不 断提 高 ,从 而 大 大 推 动 了纯 水技 术 的 发 展 。到 上 个 世 纪 九 十年 代 ,膜 技术 得 到 广泛 应用 ,微 滤 、超 滤 、电渗 析 和 反 渗


OH’
透 ( O)等先进的水处理技术得到长足 发展 。R 混床系统 R O· 取代 了传统 的离子交换系统 ,解决 了 T oe 问题,满足 了诸
梯度作用下,水会 电解产 生大量 的 和O ,使树脂不断再 H’
生 。它 们 在 电场 作 用 下 达 成 平 衡 ( 以Na为例 ) ; +
Na + S .- + R'Of _
Na + S H.- + R。O3 _
S " 03 Na
+ R'O3 S " Na
深度除盐 、树脂电化 学再生三 个过程 同时发生,相 当于连续
ห้องสมุดไป่ตู้
H和 O ’ H 的数量较多,使填充在淡 室中的阴 、阳离 子交换树
脂 的 再 生 效 果 良好 。 () 工 作 电 压 . 流 的 影 响 。工 作 电流 增 大 ,产 水 水 质 2 电 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, 时 由于 大 量 载流 离子 移 动 过 程 同 中发生积累和堵塞, 至发生反扩散 , 果使产水水质下降。 甚 结 () 浊 度 、污 染 指 数 ( DI 的影 响 。E 组 件 产 水 通 3 S ) DI
() 进 水 硬 度 的控 制 。 可 结 合 除C ,对 R 4 O2 O进 水 进 行 软 化 、 加 碱 ;进 水 含 盐 量 高 时 ,可 结 合 除盐 增 加 一 级 R 或 O
纳 滤。
着原水电导率的增加 E 对弱 电解质 的去除率减小, DI 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 3 l
如 电子 等 行 业 对 纯 水 质 量 要 求 。 由于 反 渗 透 过 程 对 于 原 水 中
( _ ) 阴离子 交 换树 脂 ● 阳离子 交换 树脂
的其它微量元素 、 溶解 的气体 ( C ) 如 O2 和一些弱 电解质 ( 如 硼 ,二氧化硅 )的清 除效果较差 :而混床需要周期性 的再生
获得 再 生 的混 床 离 子 交 换 柱 ,可 高 效 不 间 断 地 生 产 高纯 水 。
l 0H。 一 H2 { r 一 O
与 普 通 混 床 不 同之 处 在 于 ,进 入 淡 水 室 中 的 阴 、阳离 子 先 是 与 树 脂 结 合 , 而 后 在 直 流 电场 作 用 下 从 树 脂 上 不 断 离
低浓度离 子使得在 淡室 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
() T 的 控 制 。 结 合 其 他 指 标 要 求 , 增 加 一 级 R 来 5 OC O 满 足 要求 。 () 浊 度 、污染 指 数 的控 制 。浊 度 、污 染 指数 是 R 系 6 O
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第 2 卷 第 4期 2 20 0 6年 7月






V I 2NO 4 b . . 2
P we S se o r y tm En i e rn g n ei g
J1 2 0 u. 0 6 ,
文章编号 :10 ·0 X(0 60 ·0 90 0 50 6 20 )40 5 ·2
统进水控制 的主要指标之一, 格的 R 出水 一般都能满足 合 O
E I 进 水 要求 。 D 的
() F 7 e的控制。运行 中控制 E 进水 的 F DI e低 于 0O .l
mgL。如 果 树 脂 已经 发 生 了 “ 毒 ” ,可 以用 酸 溶 液 作 复 / 中
苏处理 ,效 果比较好【。
早 期 超 纯 水 的需 求 主 要 来 自于 发 电、医 药 、化 工 、造 纸
待 处理 水
阳 阴
Cr
等行 业 ,水 质 要求 相 对 较 低 ,其 制 各 主 要 采 用 离 子 交 换 ,该 方 法 的主 要缺 点 是 需 要 化 学 药 剂 再 生 , 既 麻 烦 又 不 经 济 , 而 且 由于 强 型 树 脂 对 一 般 有 机 分 子 去 除 效 果 很 差 , 出 水 中
59  ̄
道内填充有离子交换树脂,过 高的浊度 、污染指数会使通道
堵 塞 ,造 成 系 统 压 差 上 升 , 产 水 量 下 降 。 () 硬 度 的影 响 。如 果 E 4 DI中 进水 的残 存 硬 度 太 高 , 会 导 致 浓缩 水通 道 的膜 表 面 结 垢 ,浓 水 流 量 下 降 ,产 水 电阻 率下降; 响产水水质 , 重时会堵塞组件浓水和极水流道, 影 严 导致组件因内部发热而毁坏。 () T 5 OC ( 有 机 碳 )的影 响 。进 水 中 如 果有 机 物 含 量 总 过 高 ,会 造 成 树 脂 和 选 择 透 过 性 膜 的有 机 污 染 ,导 致 系 统 运 行 电 压 上 升 ,产 水 水 质 下 降 。同 时 也 容 易 在浓 缩 水 通 道 形 成 有机胶体,堵塞通道。 () F 、Mn等 金 属 离子 的影 响 。 F 、Mn等 金 属 离 子 6 e e 会造成树脂的 “ 毒” 中 。树 脂 的 金 属 “ 毒 ”会造 成 E 出 中 DI 水 水 质 的 迅 速 恶 化 ,尤 其 是 硅 的去 除 率 迅 速 下 降 。另 外 变 价
点。
3 影 响 E 的主 要 因素及 控 制手段 DI
31 影响 E I . D 系统运行的主要因素
() E I 水 电 导 率 的 影 响 。在相 同 的操 作 电流 下 ,随 1 D进
() 进水C 2 3 O 的控制 。可在R O前加碱调节p H,最 大限 度地 去除C ,也可用 脱气塔和脱气膜去除C 2 O2 O。
收稿 日期 :0 60 .5 2 0 32 吕宏 德(9 4) 男.副 教 授 .广州 市 .50 7 16 - 。 10 0
解 ,分别通过阴、阳膜 向阳极和阴极移动 ,树 脂同时得 以再 生 。由于上述平衡作用,在水流方向上形成浓 度梯度 ,可根 据进水情况和出水要求调节 电流 ( 电压 )大小,使流出的水
LV Hon . , g de ZHANG n- n Xi xi ,ZHANG ao mi Xi · ng
Ab t a t Th o sr ci n ee n s c a a t r t fe o o n c n l g ,p r me e d f c o n a p ia i n o sr c : e c n tu t , lme t, h r c e i i o c n my a d t h o o y a a tra a t ri p l t f o sc e n c o u tap r t ro DIa ei to u e . o t o sa e p i td a l E a e p o n n e e t f c n my a d l u e wae fE n r d c d S me meh d r o n e swe 1 DI v r mi e t n f o o r r . h b i o e n e v r n na r u h c n r si g wi n e c a g x d b d n io me t l o g o t tn t I x h h t a h o n emi e e .
T A( a O 计。含 C 2 mg L < 5 p E 以C C 3 O ̄ · 2 lH值
E I 块结 构及 原理 如图 1 示,E 膜堆 是由夹在两个 电 D模 所 DI 极之 间一定对数的单元组成 。 在每 个单元 内分别用阴、阳 离 子交换膜形成两类不 同的室 : 淡水室和收集除去杂质离子 的
浓 水 室 ,淡 水 室 中 用 均 匀 的 阳、 阴 离 子 交 换 树 脂 填 满 。 进 水 按 一 定 比例 通 过 浓 水 室 和 淡 水 室 。 子 在 淡 水 室 的 离
E I D 技术在超 纯水制备 中的应用
吕宏德 张新欣 张 晓 明
(_ 1 广州大学市政技术学院,2大连轻工业学院 ,3 . . 大连清雅水环境技术有限公 司 )
摘 要 : 介绍了E I D技术的结构、原理、经济技术特点及在超纯水制备应用中的参数和影响因素,并提出了解决的方法 。 通过与离子
Ke rs e crd inst n(DI ut ue ae:rvr s o iR ;In x h g ywod : l t e i i E ) lap r w tr ees om s ( O) o ca e e o o ao ; r e s e n