离子交换器单室和双室

❶ 电渗析工艺简介

电渗析工艺简介

电渗析是一种在直流电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中的阴、阳离子的选择透过性，分离溶质和水的工艺过程。

一、电渗析原理与过程

电渗析过程的核心在于离子交换膜的选择透过性。在电场作用下，水中的阴阳离子发生移动，阳离子向阴极方向移动，阴离子向阳极方向移动。由于阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过，因此，一部分隔室内的离子浓度减少，形成淡室，出水为淡水；而另一部分隔室的离子浓度增加，形成浓室，出水为浓水。

二、电渗析结构

电渗析器主要由膜堆、极区和紧固装置组成。膜堆由交替排列的阴、阳离子交换膜和交替排列的浓、淡室隔板组成，是电渗析中的脱盐基本单元。极区提供电渗析电源，常用材质为不锈钢、石墨等。此外，还有料液槽、直流电源、水泵及预处理设备等附属设备。

三、离子交换膜的选择透过性

离子交换膜由基膜和活性基团组成，根据基团带电的不同，分为阴离子交换膜和阳离子交换膜。离子交换膜的选择透过性基于Donnan排斥效应，即膜中的固定离子会阻止同电荷离子进入膜内，只允许反离子在电场作用下进入膜内并渗透通过。

四、电渗析器的构造与组装

电渗析器的构造包括膜堆、极区和紧固装置，以及料液槽、直流电源、水泵及预处理设备等附属设备。在组装方式上，有“级”和“段”的概念。一级指的是一对正、负电极之间的膜，一段指的是具有同一水流方向并联的膜。增加级数可以降低电极间的电压，降低供电要求；增加段数可以增加水的停留时间，提高脱盐效率。

五、电渗析工艺计算

1. 极限电流密度：在电渗析过程中，存在浓差极化现象。当电流密度增大到一定程度时，会出现浓差极化，此时的电流密度即为极限电流密度。极限电流密度与流速和离子的平均浓度均有关，需要避免电渗析装置在极限电流密度条件下工作。

2. 电流效率与电能效率：电流效率是实际去除的盐量与理论去除盐量的比值，反映了电流的利用效率。电能效率则是脱盐的理论耗电量与实际耗电量的比值，用于衡量电能的利用程度。

3. 工作电压：工作电压是施加在两个电极之间的操作电压，为每对电极的极区电压与膜对电压的和。如果膜对数很多，工作电压可能会很大，这时可以增加串联的电渗析器的级数，来降低电极间的总电压。

4. 总流程长度：总流程长度指的是在给定条件下需要的脱盐流程长度。对于一级一段或多级一段构成的电渗析器，脱盐总流程长度就是隔板流道的总长度。

5. 并联膜对数：并联膜对数是电渗析器的一个重要参数，其计算公式与产水量有关。

六、电渗析过程图示

综上所述，电渗析工艺是一种高效、节能的分离技术，广泛应用于海水淡化、苦咸水淡化、工业废水处理等领域。通过精确控制工艺参数和优化设备结构，可以进一步提高电渗析的分离效率和经济效益。

❷ 离子交换的水处理中的应用

EDI(Electro-de-ionization)是一种将离子交换技术、离子交换膜技术和离子电迁移技术(电渗析技术)相结合的纯水制造技术。该技术利用离子交换能深度脱盐来克服电渗析极化而脱盐不彻底,又利用电渗析极化而发生水电离产生H和OH离子实现树脂自再生来克服树脂失效后通过化学药剂再生的缺陷,是20世纪80年代以来逐渐兴起的新技术。经过十几年的发展,EDI技术已经在北美及欧洲占据了相当部分的超纯水市场。
EDI装置包括阴/阳离子交换膜、离子交换树脂、直流电源等设备。其中阴离子交换膜只允许阴离子透过,不允许阳离子通过,而阳离子交换膜只允许阳离子透过,不允许阴离子通过。离子交换树脂充夹在阴阳离子交换膜之间形成单个处理单元,并构成淡水室。单元与单元之间用网状物隔开,形成浓水室。在单元组两端的直流电源阴阳电极形成电场。来水水流流经淡水室,水中的阴阳离子在电场作用下通过阴阳离子交换膜被清除,进入浓水室。在离子交换膜之间充填的离子交换树脂大大地提高了离子被清除的速度。同时,水分子在电场作用下产生氢离子和氢氧根离子,这些离子对离子交换树脂进行连续再生,以使离子交换树脂保持最佳状态。EDI装置将给水分成三股独立的水流:纯水、浓水、和极水。纯水(90%-95%)为最终得到水,浓水(5%-10%)可以再循环处理,极水(1%)排放掉。图2表示了EDI的净水基本过程。
EDI装置属于精处理水系统,一般多与反渗透(RO)配合使用,组成预处理、反渗透、EDI装置的超纯水处理系统,取代了传统水处理工艺的混合离子交换设备。EDI装置进水要求为电阻率为0.025-0.5MΩ·cm,反渗透装置完全可以满足要求。EDI装置可生产电阻率高达15MΩ·cm以上的超纯水。 EDI装置不需要化学再生,可连续运行,进而不需要传统水处理工艺的混合离子交换设备再生所需的酸碱液,以及再生所排放的废水。其主要特点如下:
EDI的净水基本过程
·连续运行,产品水水质稳定
·容易实现全自动控制
·无须用酸碱再生
·不会因再生而停机
·节省了再生用水及再生污水处理设施
·产水率高(可达95%)
·无须酸碱储备和酸碱稀释运送设施
·占地面积小
·使用安全可靠,避免工人接触酸碱
·降低运行及维护成本
·设备单元模块化,可灵活的组合各种流量的净水设施
·安装简单、费用低廉
·设备初投资大 EDI装置与混床离子交换设备属于水处理系统中的精处理设备,下面将两种设备在产水水质、投资量及运行成本方面进行比较,来说明EDI装置在水处理中应用的优越性。
(1)产品水水质比较
EDI装置是一个连续净水过程,因此其产品水水质稳定,电阻率一般为15MΩ·cm,最高可达18MΩ·cm,达到超纯水的指标。混床离子交换设施的净水过程是间断式的,在刚刚被再生后,其产品水水质较高,而在下次再生之前,其产品水水质较差。
(2)投资量比较
与混床离子交换设施相比EDI装置投资量要高约20%左右,但从混床需要酸碱储存、酸碱添加和废水处理设施及后期维护、树脂更换来看,两者费用相差在10%左右。随着技术的提高与批量生产,EDI装置所需的投资量会大大的降低。另外,EDI装置设备小巧,所需厂房远远小于混床。
(3)运行成本比较
EDI装置运行费用包括电耗、水耗、药剂费及设备折旧等费用,省去了酸碱消耗、再生用水、废水处理和污水排放等费用。
在电耗方面,EDI装置约0.5kWh/t水,混床工艺约0.35kWh/t水,电耗的成本在电厂来说是比较经济的,可以用厂用电的价格核算。
在水耗方面,EDI装置产水率高,不用再生用水,因此在此方面运行费用低于混床。
至于药剂费和设备折旧费两者相差不大。
总的来说,在运行费用中,EDI装置吨水运行成本在2.4元左右,常规混床吨水运行成本在2.7元左右,高于EDI装置。因此,EDI装置多投资的费用在几年内完全可以回收。 EDI装置属于水精处理设备, 具有连续产水、水质高、易控制、占地少、不需酸碱、利于环保等优点, 具有广泛的应用前景。随着设备改进与技术完善以及针对不同行业进行优化, 初投资费用会大大降低。可以相信在不久的将来会完全取代传统的水处理工艺中的混合 。
控制氮含量的方法（4种）：生物硝化-反硝化（无机氮延时曝气氧化成硝酸盐，再厌氧反硝化转化成氮气）；折点氯化（二级出水投加氯，到残余的全部溶解性氯达到最低点，水中氨氮全部氧化）；选择性离子交换；氨的气提（二级出水pH提高到11以上，使铵离子转化为氨，对出水激烈曝气，以气体方式将氨从水中去除，再调节pH到合适值）。每种方法氮的去除率均可超过90%。

❸ 离子交换床的形式有哪几种

从大体上分两抄种，浮动床袭固定床
浮动床工作时在水冲击下树脂悬浮工作因此得名，工作流速高，但因为反洗要抽脂，树脂损伤大，还有末期出水差等原因基本淘汰
固定床分为顺流床逆流床混合床
顺流床简单，不考虑成本就这么干，方便实用

逆流床分为单层双层双室三种，逆流再生节省再生剂，节省开销但是再生比较复杂。双层双室可以提高平均交换容量

混合床用于处理一级除盐设备的出水进一步除盐
分为普通混床高速混床
高速混床运行速度大约是普通混床两倍
普通混床交换容量较大

❹ 电厂化学中 EDI是什么意思

三.水处理系统中的
EDI（Electrodeionization，电去离子技术），是一种将离子交换技术、离子交换膜技术和离子电迁移技术相结合的纯水制造技术。它巧妙的将电渗析和离子交换技术相结合，利用两端电极高压使水中带电离子移动，并配合离子交换树脂及选择性树脂膜以加速离子移动去除，从而达到水纯化的目的。在EDI除盐过程中，离子在电场作用下通过离子交换膜被清除。同时，水分子在电场作用下产生氢离子和氢氧根离子，这些离子对离子交换树脂进行连续再生，以使离子交换树脂保持最佳状态。 EDI设施的除盐率可以高达99%以上，如果在EDI之前使用反渗透设备对水进行初步除盐，再经EDI除盐就可以生产出电阻率高达成15M .cm以上的超纯水。
EDI 膜堆是由夹在两个电极之间一定对数的单元组成。在每个单元内有两类不同的室：待除盐的淡水室和收集所除去杂质离子的浓水室。淡水室中用混匀的阳、阴离子交换树脂填满，这些树脂位于两个膜之间：只允许阳离子透过的阳离子交换膜及只允许阴离子透过的阴离子交换膜。 树脂床利用加在室两端的直流电进行连续地再生，电压使进水中的水分子分解成 H＋及 OH－，水中的这些离子受相应电极的吸引，穿过阳、阴离子交换树脂向所对应膜的方向迁移，当这些离子透过交换膜进入浓室后， H ＋和 OH－结合成水。这种 H＋和 OH－的产生及迁移正是树脂得以实现连续再生的机理。
当进水中的 Na＋及 CI－等杂质离子吸咐到相应的离子交换树脂上时，这些杂质离子就会发生象普通混床内一样的离子交换反应，并相应地置换出 H＋及 OH－。一旦在离子交换树脂内的杂质离子也加入到 H＋及 OH－向交换膜方向的迁移，这些离子将连续地穿过树脂直至透过交换膜而进入浓水室。这些杂质离子由于相邻隔室交换膜的阻挡作用而不能向对应电极的方向进一步地迁移，因此杂质离子得以集中到浓水室中，然后可将这种含有杂质离子的浓水排出膜堆。
几十年来纯水的制备是以消耗大量的酸碱为代价的，酸碱在生产、运输、储存和使用过程中，不可避免地会带来对环境的污染，对设备的腐蚀，对人体可能的伤害以及维修费用的居高不下。反渗透的使用大大减少了酸碱的用量，但是，还留着条?/span>尾巴?/span>。反渗透和电除盐的广泛使用，将会带给纯水制备一次产业性革命。
EDI的工作原理
自来水中常含有钠、钙、镁、氯、硝酸盐、矽等溶解盐。这些盐是由负电离子（负离子）和正电离子（正离子）组成。反渗透可以除去其中超过99％的离子。自来水也含有微量金属，溶解的气体（如CO2）和其他必须在工业处理中去除的弱离子化的化合物（如矽和硼）。
RO出水（EDI进水）一般为4?0μ/cm（电导），根据不同需要，超纯水或去离子水一般电阻为2?8.2MΩ穋m。
交换反应在模组的纯化学室进行，在那里阴离子交换树脂用它们的氢氧根据离子（OH）来交换溶解盐中的阴离了（如氯离子C1）。相应地，阳离子交换树脂用它们的氢离子（H）来交换溶解盐中的阳离子（如Na）。
在位于模组两端的阳极（+）和阴极（?/span>）之间加一直流电场。电势就使交换到树脂上的离子沿着树脂粒的表面迁移并通过膜进入浓水室。阳极吸引负电离子（如OH，CI）这些离子通过阴离子膜进入相临的浓水流却被阳离子选择膜阻隔，从而留在浓水流中。阴极吸引纯水流中的阳离子（如H，Na）。这些离子穿过阳离子选择膜，进入相临的浓水流却被阴离子膜阴隔，从而留在浓水流中。当水流过这两种平行的室时，离子在纯水室被除去并在相临的浓水流中聚积，然后由浓水流将其从模组中带走。在纯水及浓水中离子交换树脂的使用是ElectropupreEDI技术和专利的关键。一个重要的现象在纯水室的离子交换树脂中发生。在电势差高的局部区域，电化学反应分解的水产生大量的H和OH。在混床离子交换树脂中局部H和OH的产生使树脂和膜不需要添加化学药品就可以持续再生。
要使EDI处于最佳工作状态、不出故障的基本要求就是对EDI进水要求进行适当的预处理。进水中的杂质对去离子模组有很大影响。并可能导致缩短模组的寿命。
系统特点
⊙ 产水水质高而稳定。
⊙ 连续不间断制水，不因再生而停机。
⊙ 无需化学药剂再生。
⊙ 设想周到的堆叠式设计，占地面积小。
⊙ 操作简单、安全。
⊙ 运行费用及维修成本低。
⊙ 无酸碱储备及运输费用。
⊙ 全自动运行，无需专人看护
纯水处理技术的发展主要经历了阴、阳离子交换器＋混合离子交换器；反渗透＋混合离子交换器；反渗透＋电去离子装置等阶段。?/span>预处理 + 反渗透 + 电去离子?/span>整套除盐系统，有着其他处理系统无可比拟的优点，正被广泛应用于纯水、高纯水的制备中。
应用领域
⊙电厂化学水处理
⊙电子、半导体、精密机械行业超纯水
⊙制药工业工艺用水
⊙食品、饮料、饮用水的制备
⊙海水、苦咸水的淡化
⊙精细化工、精尖学科用水
⊙其他行业所需的高纯水制备