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EDI作用原理及故障排除解析
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原標(biāo)題：EDI作用原理及故障排除解析
1．EDI描述
EDI技術(shù)是二十世紀(jì)八十年代以來逐漸興起的凈水新技術(shù)。從兩千年以來，已在北美及歐洲占據(jù)了超純水設(shè)備相當(dāng)部分的市場。EDI系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的DI混合樹脂床，生產(chǎn)去離子水。與離子交換不同，EDI不會因?yàn)檠a(bǔ)充樹脂或者化學(xué)再生而停機(jī)。因此，EDI使水質(zhì)穩(wěn)定。同時(shí)，也最大限度地降低了設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。
通常把EDI與反滲透及其他的凈水裝置結(jié)合在一起從水中去除離子，EDI組件可以連續(xù)地生產(chǎn)超純水，電阻率高達(dá)18.2MΩcm。EDI就可以連續(xù)地運(yùn)行也可以間歇性地運(yùn)行。
2．EDI的優(yōu)點(diǎn)
和傳統(tǒng)離子交換（DI）相比EDI所具有的優(yōu)點(diǎn)：
●EDI無需化學(xué)再生
●EDI再生時(shí)不需要停機(jī)
●提供穩(wěn)定的水質(zhì)
●耗能低
●運(yùn)行費(fèi)用低
3.電除鹽過程
EDI技術(shù)是將兩種已經(jīng)很成熟的水凈化技術(shù)電滲析和離子交換相結(jié)合，通過這樣的技術(shù)更新，溶解的鹽可以在低能的條件下被去除，且不需要化學(xué)再生，并生產(chǎn)出高質(zhì)量的除鹽水。
EDI除鹽是在電壓作用下使離子從淡水流進(jìn)筆試到鄰近的淡水水流。EDI與電滲析不同，它在淡水室中填充樹脂，而樹脂的存在可以大大提高離子的遷移速度。在此，樹脂的作用是離子的導(dǎo)體而不是離子交換源，其工作狀態(tài)是連續(xù)穩(wěn)定的。
4.EDI技術(shù)概述
電除鹽將離子交換樹脂填充在陰、陽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、陽電極，在直流電作用下，將離子從其給水（通常是反滲透純水）中進(jìn)一步清除。
離子交換膜和離子交換樹脂的工作原理相近，可以使特定的離子遷移。陰離子交換膜只允許陰離子透過，不允許陽離子透過；而陽膜只允許陽離子透過，不允許陰離子透過。
在EDI組件中將一定數(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，形成濃水室。EDI單元中間為淡水室。在給定的直流電的推動(dòng)下，給水通過淡水室水中的離子穿過離子交換膜進(jìn)入濃水室被去除而成為除鹽水；通過濃水將離子帶出系統(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%，可以用于RO給水）
3、極水（1%，排放）
極水先經(jīng)過陽極流入陰極水可從電極區(qū)排除電解產(chǎn)生的氯氣、氧氣和氫氣體。
5.EDI過程細(xì)節(jié)
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。這此化合物由帶負(fù)電荷的陰離子和帶正電荷的陽離子組成。通過反滲透（RO）的處理，98%以上的離子可被去除。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。
RO純水（EDI給水）電阻率的一般范圍是0.05-0.25MΩcm,即電導(dǎo)率的范圍是20-4ЦS/cm。根據(jù)應(yīng)用的情況，去離子水電阻率的范圍一般為2-18.2MΩcm。
EDI除鹽過程。將水中離子和離子交換樹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除鹽過程。
以上交換反應(yīng)發(fā)生在組件的淡水室中，在淡水室中，陰離子交換樹脂中氫氧根離子（OH—）中水中陰離子（例如氯化物中的CL—）交換。相反，陽離了交換樹脂中的氫離子（H+）同水中的陽離子（例如鈉Na+）交換。
被交換的離子在直流電作用下沿著樹脂球的表面遷移，通過離子交換膜進(jìn)入濃水室。
帶負(fù)電荷的陰離子（例如OH—、CL—）被陽極（+）吸引。這些離子通過陰膜，進(jìn)入到鄰近的濃水室中，而鄰近的陽膜不允許其通過，這些離子即被阻隔在濃水中。淡水流中的陽離子（例如Na+、H+）被陰極吸引，通過陽離子交換膜進(jìn)入到鄰近的濃水中，而鄰近的陰離子交換膜不允許其通過，這些離子即之被阻隔在濃水中。
在濃水中，來自兩個(gè)方向的離子維持電著電中性。同時(shí)，電流量和離子遷移量成正比。電流量由兩部分組成，其一源于被除去離子的遷移，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)淡水室和濃水室時(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，水會電解產(chǎn)生大量的H+和OH—。這些就地產(chǎn)生的H+和OH—對離子交換樹脂進(jìn)行連續(xù)再生。因此，EDI組件中的離子交換樹脂不需要用化學(xué)物質(zhì)再生。因此，EDI組件中的離子交換樹脂不需要化學(xué)物再生。
EDI給水的預(yù)處理是EDI實(shí)現(xiàn)其最佳性能和減少設(shè)備故障的首要的條件。給水里的污染物會對除鹽組件有負(fù)面影響，增加維護(hù)量并降低膜組件的壽命。
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。工作樹脂主要起主導(dǎo)作用，而拋光樹脂在不斷交換和被連續(xù)再生。工作樹脂承擔(dān)者除去大部分離子的任務(wù)，而拋光樹脂則承擔(dān)著去除象弱電解質(zhì)等難清除的離子的任務(wù)。
對濃水而言，在工作樹脂區(qū)電導(dǎo)率與RO純水相當(dāng)，相對較低，而在拋光區(qū)，其電導(dǎo)則成倍地增長；對純水而言，在工作樹脂區(qū)電導(dǎo)率與RO純水相當(dāng)，由于樹脂的增導(dǎo)電效應(yīng)，電導(dǎo)率較高；而在拋光區(qū)，其電導(dǎo)則成倍地降低。因此，在工作樹脂區(qū)，大部分電壓施加與濃水，純水室的電壓梯度不高，而在拋光區(qū)，部分電壓施加于淡水區(qū)，其電壓梯度較高，有利于弱電解質(zhì)的離除和清除。同時(shí)，此處水的電離濾也較高，樹脂處于較高的活化狀態(tài)。
6.污染物對除鹽效果的影響
對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）。
氯和臭氧會氧化離子交換樹脂和離子交換膜，引起EDI組件功能降低。氧化還會使TOC含量明顯增加。氧化副廠品會污染離子交換樹脂和膜，降低離子遷移速度。另外，氧化作用使得樹脂破裂，通過組件的壓力損失將增加。
鐵和其它的變價(jià)金屬離子可對樹脂氧化起催化作用，永久地降低樹脂和膜的性能。
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值較高。此時(shí)，濃水入水和出水間的壓力差增加，電流量降低。EDI組件設(shè)計(jì)采取避免結(jié)垢的措施。不過，使入水硬度降低到最小將會延長清晰周期。
懸浮物和膠體會引起膜和樹脂的污染和堵賽，樹脂間隙的堵賽導(dǎo)致EDI組件的壓力損失增加。
有劑物被吸引到樹脂和膜的表面導(dǎo)致其被污染，使得被污染的膜和樹脂遷移離子的效率降低，膜堆電阻將增加。
二氧化碳有兩種效果。首先，CO32和CA2+、MG2+形成碳酸鹽類結(jié)垢，這種垢的形成與給水的離子濃度和PH有關(guān)。其次，由于CO2的電荷變化與PH值有關(guān)，而被其它RO和EDI的去除。
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