电去离子(EDI-electrodeionisation)是一种将离子交换树脂和离子膜相结合,在电场作用下连续去除离子的水处理方法。该技术是随着工业生产对纯水质量要求不断提高和环保对水处理中水利用率和化学物品的排放控制要求提高而逐步发展起来的。" "

历史上,早期的纯水的需求主要来自于医药、化工、发电、造纸等行业,水质要求相对较低。在六、七十年代,纯水制备主要采用蒸馏和离子交换。前者能耗很高,后者需要化学药剂再生,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TOC含量高。随着半导体工业的发展,对纯水质量要求不断提高,从而大大推动了纯水技术的发展。到八十年代,膜技术得到广泛应用,微滤、超滤、电渗析和反渗透(RO)等先进的水处理技术得到长足发展。RO-混床系统取代了传统的离子交换系统,解决了TOC问题,满足了诸如电子等行业对纯水质量要求。但是,由于RO脱盐率有限,混床需要化学药剂再生的问题仍未解决,并且出于环保需要,减少化学再生药剂使用的呼声越来越大,因而以电化学为基础的EDI技术便得到了重视。

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早在四十年前,EDI就作为一种不用化学药剂再生的水处理方法而用于实验室。EDI技术的长足发展是近十年,尤其是近几年来的事情。初期的EDI系统设计不完善,可靠性有问题,而且价格偏高,只适合于小流量用户。现在国外如美国E-CELL等公司已成功地商业化生产EDI设备,出水质量可与混床出水相媲美EDI与RO一样设计成标准模块,可大批量生产和大规模组合,水量也能满足工业用水量要求。

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2EDI结构和工作原理

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EDI常与RO连用,构成RO-EDI纯水系统。如上所述,EDI已设计成标准模块,EDI单元就是由若干模块组合而成。每个EDI模块结构如图1所示,有数个双腔室夹在两个电极(加直流电)之间,呈层叠式板框结构双腔室包括淡水腔(用D表示)和浓水腔(用C表示)二腔之间隔以一对阴、阳离子膜(亦称阴向膜或阳向膜),阴、阳膜间装填阴阳树脂混合床构成D室该阴、阳膜分别与另一D室中的阳、阴膜间构成C室。

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图1EDI工作原理示意图

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进水按一定比例通过C室和D室。离子在D室的行为可以理解为四个过程:①离子在电场作用下向浓水室迁移②离子与树脂的结合③水的电离和迁移,迁移到C室中的H+和OH-离子又结合成水④由于电场作用,离子不断从树脂上离解,使树脂不断再生。它们在电场作用下达成平衡(以Na+为例):

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与普通混床不同之处在于,进入D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,使流出的水为不含阴、阳离子的纯水由于膜对阴、阳离子的选择通透性,进入C室的离子不能通过另一极膜而在C室浓缩。

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典型的EDI系统中,90%～95%的进水是通过D腔的,5%～10%的进水通过C腔。为了防止结垢,浓水用泵强制循环,高速通过膜面。浓水部分排放排放的浓水可返回RO再处理。

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