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  •   實驗室用水設備  
    EDI超純水設備
    產品描述:


     

    一、EDI技術本質

    連續電除鹽(EDI,Electro-deionization或CDI,Continuous Electrode ionization),是利用混合離子交換樹脂吸附給水中的陰陽離子,同時這些被吸附的離子又在直流電壓的作用下,分別透過陰陽離子交換膜而被去除的過程。此過程離子交換樹脂不需要用酸和堿再生。這一新技術可以代替傳統的離子交換( DI )裝置,生產出電阻率高達10-18 MΩ·cm的超純水。

    二、EDI技術優勢

    與傳統離子交換(DI)相比,EDI所具有的優點:

    • EDI無需化學再生,節省酸和堿
    • EDI可以連續運行
    • 提供穩定的水質
    • 操作管理方便,勞動強度小
    • 可實現模塊化組裝
    • 減少建筑面積
    • 運行費用低

    三、EDI工作原理

    圖1表示了EDI的工作原理。在圖中,離子交換膜用豎線表示,并標明它們允許通過的離子種類。這些離子交換膜是不允許水穿過的,因此,它們可以隔絕淡水和濃水水流。


    圖1

    離子交換膜和離子交換樹脂的工作原理相近,可以選擇性地透過離子,其中陰離子交換膜只允許陰離子透過,不允許陽離子透過;而陽離子交換膜只允許陽離子透過,不允許陰離子透過。在一對陰陽離子交換膜之間充填混合離子交換樹脂就形成了一個EDI單元。陰陽離子交換膜之間由混合離子交換樹脂占據的空間被稱為淡水室。將一定數量的EDI單元羅列在一起,使陰離子交換膜和陽離子交換膜交替排列,在離子交換膜之間添加特殊的離子交換樹脂,其形成的空間被稱為濃水室。在給定的直流電壓的推動下,在淡水室中,離子交換樹脂中的陰陽離子分別向正、負極遷移,并透過陰陽離子交換膜進入濃水室,同時給水中的離子被離子交換樹脂吸附而占據由于離子電遷移而留下的空位。事實上離子的遷移和吸附是同時并連續發生的。通過這樣的過程,給水中的離子穿過離子交換膜進入到濃水室被去除而成為除鹽水。

    帶負電荷的陰離子(例如OH-、Cl-)被正極(+)吸引而通過陰離子交換膜,進入到鄰近的濃水室。此后這些離子在繼續向正極遷移中遇到鄰近的陽離子交換膜,而陽離子交換膜不允許陰離子通過,這些離子即被阻隔在濃水中。淡水流中的陽離子(例如Na+、H+)以類似的方式被阻隔在濃水室。在濃水室,透過陰陽膜的離子維持電中性。

    EDI組件電流量和離子遷移量成正比。電流量由兩部分組成,一部分源于被除去離子的遷移,另一部分源于水本身電離產生的H+和OH-離子的遷移。

        在EDI組件中存在較高的電壓梯度,在其作用下,水會電解產生大量的H+和OH-。這些就地產生的H+和OH-對離子交換樹脂有連續再生的作用。

    EDI組件中的離子交換樹脂可以分為兩部分,一部分稱作工作樹脂,另一部分稱作拋光樹脂,二者的界限稱為工作前沿。工作樹脂承擔著除去大部分離子的任務,而拋光樹脂則承擔著去除弱電解質等較難清除離子的任務。      

     EDI給水的預處理是EDI實現其最優性能和減少設備故障的首要條件。給水里的污染物會對除鹽組件有負面影響,增加維護量并降低膜組件的壽命。

    四、EDI的應用領域

    超純水經常用于微電子工業、半導體工業、發電工業、制藥行業和實驗室。EDI純水也可以作為制藥蒸餾水、食物和飲料生產用水、化工廠工藝用水,以及其它超純水應用領域。

    五、EDI運行參數

    SEDI組件運行結果取決于各種各樣的運行條件,其中包括系統設計參數、給水質量、給水壓力等。下表列出的是較為典型的運行條件:

    型號

    SCP-500S

    SCP-1000S

    SCP-2000S

    SCP-3600S

    電壓(VDC)

    20-60

    30-100

    40-150

    70-300

    電流(ADC)

    0.5-6

    0.5-6

    0.5-6

    0.5-6

    產品水流量(m3/h)

    0.3-0.7

    0.8-1.2

    1.3-2.0

    2.0-3.5

    濃水流量(m3/h)

    0.04-0.07

    0.08-0.12

    0.13-0.20

    0.20-0.35

    極水流量(m3/h)

    0.04-0.06

    0.04-0.06

    0.04-0.06

    0.04-0.06

     

    5.1運行電流及運行電壓

    嚴重警告:當電流通過EDI膜塊時會產生熱量。在EDI運行過程中必須用水流將熱量全部帶出。因此,當EDI淡水、濃水水流不暢或停止時必須停止供電,否則將使EDI膜塊徹底燒壞。

    5.2 給水要求

    以下每項指標均是保證EDI正常運行的必要最低條件,為了使系統運行結果更佳,系統設計時應適當提高。

    • 給水:二級反滲透或單級反滲透產水。
    • TEA(總可交換陰離子,以CaCO3 計):<35ppm。

    TEA包括所有陰離子及以陰離子形式被EDI除去的物質。由于水中所含的CO2 、SiO2和H3BO3以HCO3- / CO32-、HSiO3- / SiO32-和B(OH)4-的形式被EDI清除,根據經驗計算TEA時分別以電荷為-1.7、-1.5和-1.0計。給水中HCO3- 也有一部分是以CO32-形式被清除,在計算TEA時電荷也以-1.7計。TEA計算公式如下:

    TEA=50[CCl-/35.5+2CSO42-/96+1.7CCO2/44+1.7CHCO3-/61+1.5CSiO2/60+ …]

    其中所有物質濃度均以mg/L計

    • pH :6.0~9.0

    當總硬度低于0.1ppm時,EDI最佳工作的pH范圍為8.0~9.0。

    注:PH是入水的參考指標,其是影響入水CO2含量的指標之一。

    • 溫度:5-35℃。
    • 進水壓力:1.5bar(25psi)~ 5bar(75psi)。

    濃/極水的入口壓力一般低于產品水的出口壓力0.3-0.5kgf/cm2。

    • 硬度(以CaCO3計):<10.0 ppm。

    注意:EDI工藝需要限定進水硬度以免結垢。在進水硬度<10.0 ppm時,CanpureEDI系統最高的回收率是100%,濃極水可以回收利用。

    在進水硬度超過10.0ppm時運行CanpureEDI膜塊,會造成結垢和不可修復的損壞,應與坎普爾公司聯系。

    • 有機物(TOC):<0.5 ppm,推薦<0.1 ppm。
    • 氧化劑:Cl2<0.05 ppm,O3<0.02 ppm,推薦為0。
    • 變價金屬:Fe<0.01 ppm,Mn<0.01 ppm。

    鐵錳離子對離子交換樹脂有中毒作用。而對于EDI,鐵錳離子對樹脂的中毒現象要比混床嚴重很多倍。造成這種現象的原因是多方面的:(1)由于在EDI陰膜附近pH 值很高,致使鐵錳在該區域中毒現象較明顯;(2)混床在運行時陽離子交換樹脂不斷釋放氫離子,這些氫離子在局部對中毒的離子交換樹脂有洗脫作用;(3)在用酸對混床中的陽離子交換樹脂再生時對中毒鐵錳有洗脫作用;(4)由于EDI中樹脂總量較少,使全部樹脂中毒的時間也比混床短很多倍。由于這些原因,當給水鐵或錳含量超標時,EDI膜件可能在幾個至幾十個小時內中毒。

    另外變價金屬對離子交換樹脂的氧化催化作用,會造成樹脂的永久性損傷。

    • H2S:<0.01 ppm。
    • 二氧化硅:<0.5 ppm。
    • SDI15min:<1.0。
    • 色度: <5 APHA 。
    • 二氧化碳的總量:二氧化碳含量和pH值將明顯影響產品水電阻率。如果CO2大于10ppm,CanpureEDI系統不能制備高純度的產品水?梢酝ㄟ^調節反滲透進水pH 值或使用脫氣裝置來降低CO2 量。推薦<5ppm。
    • 電導率: <60μS/cm。

    電導率只能作為EDI運行的一個參考性指標,

    六、EDI系列組件的外觀尺寸表

    型號

    STD-500S

    STD-1000S

    STD-2000S

    STD-3600S

    尺寸(mm)

    616×266×240

    616×266×262

    616×266×367

    616×266×459

    A(mm)

    78

    109

    197

    315

    B(mm)

    170

    202

    290

    415

    單元數

    8

    12

    24

    42

    注:以上膜塊尺寸僅供參考,如有修改,恕不通知。