離子交換器單室和雙室

❶ 電滲析工藝簡介

電滲析工藝簡介

電滲析是一種在直流電場作用下，利用陰、陽離子交換膜對溶液中的陰、陽離子的選擇透過性，分離溶質和水的工藝過程。

一、電滲析原理與過程

電滲析過程的核心在於離子交換膜的選擇透過性。在電場作用下，水中的陰陽離子發生移動，陽離子向陰極方向移動，陰離子向陽極方向移動。由於陽離子交換膜只允許陽離子通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過，因此，一部分隔室內的離子濃度減少，形成淡室，出水為淡水；而另一部分隔室的離子濃度增加，形成濃室，出水為濃水。

二、電滲析結構

電滲析器主要由膜堆、極區和緊固裝置組成。膜堆由交替排列的陰、陽離子交換膜和交替排列的濃、淡室隔板組成，是電滲析中的脫鹽基本單元。極區提供電滲析電源，常用材質為不銹鋼、石墨等。此外，還有料液槽、直流電源、水泵及預處理設備等附屬設備。

三、離子交換膜的選擇透過性

離子交換膜由基膜和活性基團組成，根據基團帶電的不同，分為陰離子交換膜和陽離子交換膜。離子交換膜的選擇透過性基於Donnan排斥效應，即膜中的固定離子會阻止同電荷離子進入膜內，只允許反離子在電場作用下進入膜內並滲透通過。

四、電滲析器的構造與組裝

電滲析器的構造包括膜堆、極區和緊固裝置，以及料液槽、直流電源、水泵及預處理設備等附屬設備。在組裝方式上，有「級」和「段」的概念。一級指的是一對正、負電極之間的膜，一段指的是具有同一水流方向並聯的膜。增加級數可以降低電極間的電壓，降低供電要求；增加段數可以增加水的停留時間，提高脫鹽效率。

五、電滲析工藝計算

1. 極限電流密度：在電滲析過程中，存在濃差極化現象。當電流密度增大到一定程度時，會出現濃差極化，此時的電流密度即為極限電流密度。極限電流密度與流速和離子的平均濃度均有關，需要避免電滲析裝置在極限電流密度條件下工作。

2. 電流效率與電能效率：電流效率是實際去除的鹽量與理論去除鹽量的比值，反映了電流的利用效率。電能效率則是脫鹽的理論耗電量與實際耗電量的比值，用於衡量電能的利用程度。

3. 工作電壓：工作電壓是施加在兩個電極之間的操作電壓，為每對電極的極區電壓與膜對電壓的和。如果膜對數很多，工作電壓可能會很大，這時可以增加串聯的電滲析器的級數，來降低電極間的總電壓。

4. 總流程長度：總流程長度指的是在給定條件下需要的脫鹽流程長度。對於一級一段或多級一段構成的電滲析器，脫鹽總流程長度就是隔板流道的總長度。

5. 並聯膜對數：並聯膜對數是電滲析器的一個重要參數，其計算公式與產水量有關。

六、電滲析過程圖示

綜上所述，電滲析工藝是一種高效、節能的分離技術，廣泛應用於海水淡化、苦鹹水淡化、工業廢水處理等領域。通過精確控制工藝參數和優化設備結構，可以進一步提高電滲析的分離效率和經濟效益。

❷ 離子交換的水處理中的應用

EDI(Electro-de-ionization)是一種將離子交換技術、離子交換膜技術和離子電遷移技術(電滲析技術)相結合的純水製造技術。該技術利用離子交換能深度脫鹽來克服電滲析極化而脫鹽不徹底,又利用電滲析極化而發生水電離產生H和OH離子實現樹脂自再生來克服樹脂失效後通過化學葯劑再生的缺陷,是20世紀80年代以來逐漸興起的新技術。經過十幾年的發展,EDI技術已經在北美及歐洲占據了相當部分的超純水市場。
EDI裝置包括陰/陽離子交換膜、離子交換樹脂、直流電源等設備。其中陰離子交換膜只允許陰離子透過,不允許陽離子通過,而陽離子交換膜只允許陽離子透過,不允許陰離子通過。離子交換樹脂充夾在陰陽離子交換膜之間形成單個處理單元,並構成淡水室。單元與單元之間用網狀物隔開,形成濃水室。在單元組兩端的直流電源陰陽電極形成電場。來水水流流經淡水室,水中的陰陽離子在電場作用下通過陰陽離子交換膜被清除,進入濃水室。在離子交換膜之間充填的離子交換樹脂大大地提高了離子被清除的速度。同時,水分子在電場作用下產生氫離子和氫氧根離子,這些離子對離子交換樹脂進行連續再生,以使離子交換樹脂保持最佳狀態。EDI裝置將給水分成三股獨立的水流:純水、濃水、和極水。純水(90%-95%)為最終得到水,濃水(5%-10%)可以再循環處理,極水(1%)排放掉。圖2表示了EDI的凈水基本過程。
EDI裝置屬於精處理水系統,一般多與反滲透(RO)配合使用,組成預處理、反滲透、EDI裝置的超純水處理系統,取代了傳統水處理工藝的混合離子交換設備。EDI裝置進水要求為電阻率為0.025-0.5MΩ·cm,反滲透裝置完全可以滿足要求。EDI裝置可生產電阻率高達15MΩ·cm以上的超純水。 EDI裝置不需要化學再生,可連續運行,進而不需要傳統水處理工藝的混合離子交換設備再生所需的酸鹼液,以及再生所排放的廢水。其主要特點如下:
EDI的凈水基本過程
·連續運行,產品水水質穩定
·容易實現全自動控制
·無須用酸鹼再生
·不會因再生而停機
·節省了再生用水及再生污水處理設施
·產水率高(可達95%)
·無須酸鹼儲備和酸鹼稀釋運送設施
·佔地面積小
·使用安全可靠,避免工人接觸酸鹼
·降低運行及維護成本
·設備單元模塊化,可靈活的組合各種流量的凈水設施
·安裝簡單、費用低廉
·設備初投資大 EDI裝置與混床離子交換設備屬於水處理系統中的精處理設備,下面將兩種設備在產水水質、投資量及運行成本方面進行比較,來說明EDI裝置在水處理中應用的優越性。
(1)產品水水質比較
EDI裝置是一個連續凈水過程,因此其產品水水質穩定,電阻率一般為15MΩ·cm,最高可達18MΩ·cm,達到超純水的指標。混床離子交換設施的凈水過程是間斷式的,在剛剛被再生後,其產品水水質較高,而在下次再生之前,其產品水水質較差。
(2)投資量比較
與混床離子交換設施相比EDI裝置投資量要高約20%左右,但從混床需要酸鹼儲存、酸鹼添加和廢水處理設施及後期維護、樹脂更換來看,兩者費用相差在10%左右。隨著技術的提高與批量生產,EDI裝置所需的投資量會大大的降低。另外,EDI裝置設備小巧,所需廠房遠遠小於混床。
(3)運行成本比較
EDI裝置運行費用包括電耗、水耗、葯劑費及設備折舊等費用,省去了酸鹼消耗、再生用水、廢水處理和污水排放等費用。
在電耗方面,EDI裝置約0.5kWh/t水,混床工藝約0.35kWh/t水,電耗的成本在電廠來說是比較經濟的,可以用廠用電的價格核算。
在水耗方面,EDI裝置產水率高,不用再生用水,因此在此方面運行費用低於混床。
至於葯劑費和設備折舊費兩者相差不大。
總的來說,在運行費用中,EDI裝置噸水運行成本在2.4元左右,常規混床噸水運行成本在2.7元左右,高於EDI裝置。因此,EDI裝置多投資的費用在幾年內完全可以回收。 EDI裝置屬於水精處理設備, 具有連續產水、水質高、易控制、佔地少、不需酸鹼、利於環保等優點, 具有廣泛的應用前景。隨著設備改進與技術完善以及針對不同行業進行優化, 初投資費用會大大降低。可以相信在不久的將來會完全取代傳統的水處理工藝中的混合 。
控制氮含量的方法（4種）：生物硝化-反硝化（無機氮延時曝氣氧化成硝酸鹽，再厭氧反硝化轉化成氮氣）；折點氯化（二級出水投加氯，到殘余的全部溶解性氯達到最低點，水中氨氮全部氧化）；選擇性離子交換；氨的氣提（二級出水pH提高到11以上，使銨離子轉化為氨，對出水激烈曝氣，以氣體方式將氨從水中去除，再調節pH到合適值）。每種方法氮的去除率均可超過90%。

❸ 離子交換床的形式有哪幾種

從大體上分兩抄種，浮動床襲固定床
浮動床工作時在水沖擊下樹脂懸浮工作因此得名，工作流速高，但因為反洗要抽脂，樹脂損傷大，還有末期出水差等原因基本淘汰
固定床分為順流床逆流床混合床
順流床簡單，不考慮成本就這么干，方便實用

逆流床分為單層雙層雙室三種，逆流再生節省再生劑，節省開銷但是再生比較復雜。雙層雙室可以提高平均交換容量

混合床用於處理一級除鹽設備的出水進一步除鹽
分為普通混床高速混床
高速混床運行速度大約是普通混床兩倍
普通混床交換容量較大

❹ 電廠化學中 EDI是什麼意思

三.水處理系統中的
EDI（Electrodeionization，電去離子技術），是一種將離子交換技術、離子交換膜技術和離子電遷移技術相結合的純水製造技術。它巧妙的將電滲析和離子交換技術相結合，利用兩端電極高壓使水中帶電離子移動，並配合離子交換樹脂及選擇性樹脂膜以加速離子移動去除，從而達到水純化的目的。在EDI除鹽過程中，離子在電場作用下通過離子交換膜被清除。同時，水分子在電場作用下產生氫離子和氫氧根離子，這些離子對離子交換樹脂進行連續再生，以使離子交換樹脂保持最佳狀態。 EDI設施的除鹽率可以高達99%以上，如果在EDI之前使用反滲透設備對水進行初步除鹽，再經EDI除鹽就可以生產出電阻率高達成15M .cm以上的超純水。
EDI 膜堆是由夾在兩個電極之間一定對數的單元組成。在每個單元內有兩類不同的室：待除鹽的淡水室和收集所除去雜質離子的濃水室。淡水室中用混勻的陽、陰離子交換樹脂填滿，這些樹脂位於兩個膜之間：只允許陽離子透過的陽離子交換膜及只允許陰離子透過的陰離子交換膜。 樹脂床利用加在室兩端的直流電進行連續地再生，電壓使進水中的水分子分解成 H＋及 OH－，水中的這些離子受相應電極的吸引，穿過陽、陰離子交換樹脂向所對應膜的方向遷移，當這些離子透過交換膜進入濃室後， H ＋和 OH－結合成水。這種 H＋和 OH－的產生及遷移正是樹脂得以實現連續再生的機理。
當進水中的 Na＋及 CI－等雜質離子吸咐到相應的離子交換樹脂上時，這些雜質離子就會發生象普通混床內一樣的離子交換反應，並相應地置換出 H＋及 OH－。一旦在離子交換樹脂內的雜質離子也加入到 H＋及 OH－向交換膜方向的遷移，這些離子將連續地穿過樹脂直至透過交換膜而進入濃水室。這些雜質離子由於相鄰隔室交換膜的阻擋作用而不能向對應電極的方向進一步地遷移，因此雜質離子得以集中到濃水室中，然後可將這種含有雜質離子的濃水排出膜堆。
幾十年來純水的制備是以消耗大量的酸鹼為代價的，酸鹼在生產、運輸、儲存和使用過程中，不可避免地會帶來對環境的污染，對設備的腐蝕，對人體可能的傷害以及維修費用的居高不下。反滲透的使用大大減少了酸鹼的用量，但是，還留著條?/span>尾巴?/span>。反滲透和電除鹽的廣泛使用，將會帶給純水制備一次產業性革命。
EDI的工作原理
自來水中常含有鈉、鈣、鎂、氯、硝酸鹽、矽等溶解鹽。這些鹽是由負電離子（負離子）和正電離子（正離子）組成。反滲透可以除去其中超過99％的離子。自來水也含有微量金屬，溶解的氣體（如CO2）和其他必須在工業處理中去除的弱離子化的化合物（如矽和硼）。
RO出水（EDI進水）一般為4?0μ/cm（電導），根據不同需要，超純水或去離子水一般電阻為2?8.2MΩ穋m。
交換反應在模組的純化學室進行，在那裡陰離子交換樹脂用它們的氫氧根據離子（OH）來交換溶解鹽中的陰離了（如氯離子C1）。相應地，陽離子交換樹脂用它們的氫離子（H）來交換溶解鹽中的陽離子（如Na）。
在位於模組兩端的陽極（+）和陰極（?/span>）之間加一直流電場。電勢就使交換到樹脂上的離子沿著樹脂粒的表面遷移並通過膜進入濃水室。陽極吸引負電離子（如OH，CI）這些離子通過陰離子膜進入相臨的濃水流卻被陽離子選擇膜阻隔，從而留在濃水流中。陰極吸引純水流中的陽離子（如H，Na）。這些離子穿過陽離子選擇膜，進入相臨的濃水流卻被陰離子膜陰隔，從而留在濃水流中。當水流過這兩種平行的室時，離子在純水室被除去並在相臨的濃水流中聚積，然後由濃水流將其從模組中帶走。在純水及濃水中離子交換樹脂的使用是ElectropupreEDI技術和專利的關鍵。一個重要的現象在純水室的離子交換樹脂中發生。在電勢差高的局部區域，電化學反應分解的水產生大量的H和OH。在混床離子交換樹脂中局部H和OH的產生使樹脂和膜不需要添加化學葯品就可以持續再生。
要使EDI處於最佳工作狀態、不出故障的基本要求就是對EDI進水要求進行適當的預處理。進水中的雜質對去離子模組有很大影響。並可能導致縮短模組的壽命。
系統特點
⊙ 產水水質高而穩定。
⊙ 連續不間斷制水，不因再生而停機。
⊙ 無需化學葯劑再生。
⊙ 設想周到的堆疊式設計，佔地面積小。
⊙ 操作簡單、安全。
⊙ 運行費用及維修成本低。
⊙ 無酸鹼儲備及運輸費用。
⊙ 全自動運行，無需專人看護
純水處理技術的發展主要經歷了陰、陽離子交換器＋混合離子交換器；反滲透＋混合離子交換器；反滲透＋電去離子裝置等階段。?/span>預處理 + 反滲透 + 電去離子?/span>整套除鹽系統，有著其他處理系統無可比擬的優點，正被廣泛應用於純水、高純水的制備中。
應用領域
⊙電廠化學水處理
⊙電子、半導體、精密機械行業超純水
⊙制葯工業工藝用水
⊙食品、飲料、飲用水的制備
⊙海水、苦鹹水的淡化
⊙精細化工、精尖學科用水
⊙其他行業所需的高純水制備