电去离子出水水质的影响因素分析.doc

1 电去离子出水水质的影响因素分析摘要:通过原水电渗析后再接电去离子(EDI) 装置的试验, 考察了进水流量、水质等因素对 EDI 产水水质的影响,并探讨了 EDI 去除离子的最佳操作参数。试验结果表明, 降低进水的电导率、适当提高膜堆的操作电压及加大进水流量都可提高产水水质。关键词:电去离子电渗析离子交换高纯水电去离子(ElectrodEionization , 简称 EDI) 技术是将电渗析和离子交换相结合的一种新型膜分离技术,其主要特点: ①树脂用电再生而不需使用酸碱, 实现了清洁生产;②设备运行的同时就自行再生, 因此其相当于连续获得再生的混床离子交换柱, 能实现连续深度脱盐;③产水水质好、制水成本低、日常运行管理方便。 1 EDI 基本原理图1是 EDI 原理示意图。 2 在电渗析器的淡水室填充阴、阳混合离子交换树脂, 将电渗析和离子交换置于一个容器中而使两者有机地结合为一体。水中离子首先因交换作用而吸附于树脂颗粒上,然后在电场作用下经由树脂颗粒构成的“离子传输通道”迁移到膜表面并透过离子交换膜进入浓室, 存在于树脂、膜与水相接触的扩散层中的极化作用使水解离为 H+ 和 OH- ,它们除部分参与负载电流外大多数对树脂起再生作用, 从而使离子交换、离子迁移、电再生三个过程相伴发生,相互促进,实现了连续去除离子的过程。 2 试验装置与流程试验工艺流程见图 2。 EDI 装置采用二级五段,在其淡水室中填充混合阴、阳离子交换树脂(阴∶阳=2 ∶ 1) ,每段 4 个膜对。淡室隔板: 280mm × 120mm ×5 mm( 聚***乙烯硬板,四室无回路暗道式进出口为自制) ;浓室隔板: 280mm × 120mm × 5mm( 橡胶板,无回路) ;离子交换树脂:天津南开大学化工厂生产的 001 ×7 阳树脂和 201 ×7 阴树脂;离子交换膜:上海化工厂生产的 3361-BW 阳膜和 3362-BW 阴膜;电极:阳极采用钛涂钌, 阴极采用不锈钢。 3 结果与分析 3 原水电导率对脱盐效果的影响在进水流量为 120L/h 时,改变原水电导率则得到出水电导率与原水电导率的关系曲线,结果见图 3。由图 3 可以看出,在相同的操作电流下,随着原水电导率的增加则 EDI 出水的电导率也增加。因为原水电导率低则离子的含量也低, 同时低离子浓度使得在淡室中树脂和膜的表面上形成的电势梯度也大,这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,使填充在淡室中的阴、阳离子交换树脂的再生效果良好。从图 3 还可看出,在原水的电导率为 μ S/cm 时,随着操作电流的增大而 EDI 出水的电导率一直很小( ~ μ S/cm) ,这是因为原水电导率越小则水解离越剧烈,产生的 H+ 和 OH- 也越多,树脂电再生的效果就越好( 使其保持良好的交换性能) 。当操作电流继续升高时, H+ 和 OH- 除用于再生树脂外还用于负载电流, 故淡室中的水解离程度继续增大, 使得离子交换与树脂的再生逐渐达到平衡, 产水电导率趋于稳定。因此, 原水电导率是影响产水水质的最重要因素之一。当进水电导率较高时, 随着操作电流的增加其产水水质有所下降。以原水电导率为 100 μ S/cm 时的曲线为例, 当操作电流从 0 逐渐增加到 5A 时