EDI超純水設備優點和工作過程

近幾十年以來，混床離子交換技術（D）一直作為超純水制備的標準工藝。由于其需要周期性的再生且再生過程中消耗大量的化學藥品（酸堿）和工業純水，并造成一定的環境問題，因此需要開發無酸堿超純水系統。

正因為傳統的離子交換已經越來越無法滿足現代工業和環保的需求，于是將膜、樹脂和電化學原理相結合的EDI技術成為水處理技術的一場革命。其離子交換樹脂的的再生使用的是電能，而不再需要酸堿，因而更滿足于當今世界的環保要求。

自從1986年EDI膜堆技術工業化以來，全世界已安裝了數千套EDI系統，尤其在制藥、半導體、電力和表面清洗等工業中得到了大力的發展，同時在廢水處理、飲料及微生物等領域也得到廣泛使用。

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18 MΩ?cm的超純水。EDI超純水設備應用在反滲透系統之后，取代傳統的混床離子交換技術生產穩定的超純水。EDI技術與混合離子交換技術相比有如下優點：

①水質穩定

②容易實現全自動控制

③不會因再生而停機

④不需化學再生

⑤運行費用低

⑥廠房面積小

⑦無污水排放

一般自然水源中存在鈉、鈣、鎂、氯化物、鹽、碳酸氫鹽等溶解物。這些化合物由帶負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，95%-99%以上的離子可以被去除。RO純水（EDI給水）電阻率的一般范圍是0.05-1.0MΩ?cm，即電導率的范圍為20-1μS/cm。根據應用的情況，去離子水電阻率的范圍一般為5-18 MΩ?cm。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（例如硼，二氧化硅），這些雜質在工業除鹽水中必須被除掉。但是反滲透過程對于這些雜質的清除效果較差。因此，EDI的作用就是通過除去電解質(包括弱電介質)的過程，將水的電阻率從0.05-1.0MΩ?cm提高到5-18 MΩ?cm。

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。