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电往离子(Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ,简称ＥＤＩ)技术是将电渗析和离子交换相连系的一种新型膜分手技术,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装备运行的同时就自行再生,是以其相当于接连获得再生的混床离子交换柱,能实现接连深度脱盐;③产水水好、制水成本低、日常运行经管利便。
1 ＥＤＩ基来源根基理
图1是ＥＤＩ原理示意图。
图1 电往离子原理示意图
在电渗析器的淡水室填充阴、阳夹杂离子交换树脂,将电渗析和离子交换置于一个容器中而使两者有机地连系为一体。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组成的"离子传输通道"迁移到膜概况并透过离子交换膜进进浓室,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-,它们除部门介入负载电流外年夜大都对树脂起再生作用,从而使离子交换、离子迁移、电再生三个进程相伴发生,相互促进,实现了接连往除离子的进程。
2 实验装配与流程
实验工艺流程见图2。
图2 实验流程
ＥＤＩ装配采用二级五段,在其淡水室中填充夹杂阴、阳离子交换树脂(阴∶阳=2∶1),每段4个膜对。淡室隔板:280ｍｍ×120ｍｍ×5ｍｍ(聚氯乙烯硬板,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:天津南开年夜学化工场生产的001×7阳树脂和201×7阴树脂;离子交换膜:上海化工场生产的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 成效与分析
3.1 原水电导率对脱盐效果的影响
在进水流为120Ｌ/ｈ时,改变原水电导率则获得出水电导率与原水电导率的关系曲线,成效见图3。
图3 原水电导率对产水水的影响
由图3可以看出,在不异的操作电流下,随着原水电导率的增加则ＥＤＩ出水的电导率也增加。由于原水电导率低则离子的含也低,同时低离子浓度使得在淡室中树脂和膜的概况上形成的电势梯度也年夜,这致使水的解离水平增强,极限电流增年夜,发生的Ｈ 和ＯＨ-的数目较多,使填充在淡室中的阴、阳离子交换树脂的再生效果秀。
从图3还可看出,在原水的电导率为21.5μＳ/ｃｍ时,随着操作电流的增年夜而ＥＤＩ出水的电导率一直很小(0.1～0.05μＳ/ｃｍ),这是由于原水电导率越小则水解离越剧烈,发生的Ｈ 和ＯＨ-也越多,树脂电再生的效果就越好(使其连结秀的交换性能)。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,故淡室中的水解离水平继续增年夜,使得离子交换与树脂的再生逐渐到达平衡,产水电导率趋于稳定。是以,原水电导率是影响产水水的重要身分。当进水电导率较高时,随着操作电流的增加其产水水有所下降。以原水电导率为100μＳ/ｃｍ时的曲线为例,当操作电流从0逐渐增加到5Ａ时ＥＤＩ出水的电导率从0.17μＳ/ｃｍ上升到0.5μＳ/ｃｍ左右(水有所下降),其缘由是在高盐度下浓差极化较小、水解离作用弱,树脂几近没有获得再生,此时离子交换起了主要作用,短时间内树脂就被盐离子所饱和,而这时候树脂主要起到增强离子迁移的作用。
从图中还可知,不管进水含盐高或低,二级五段的ＥＤＩ装备对其都有很好的脱盐效果(脱盐率>99),出水的电导率能够到达高纯水尺度(电导率<1μＳ/ｃｍ)。
3.2 流对产水水的影响
当原水流划分为60、80、100及120Ｌ/ｈ时,ＥＤＩ出水的电导率随操作电流的变化见图4。
图4 流对出水电导率的影响
由图4可以看出,分歧进水流时ＥＤＩ出水的电导率随操作电流变化很小,这是由于在电路上,淡室中的溶液相与树脂相是并联关系,由于所填充的离子交换树脂的导电能力远高于电渗析产水,是以树脂相电阻成为淡室电阻年夜小的决议身分。离子传输主要经由过程树脂相进行,而在一定的淡水流范围内流对树脂相电阻影响很小,故膜堆总电流不发生较着变化,产水电导率变化也很小,是以进水流对水解离水平的影响很小。
3.3 操作电压对产水水的影响
当原水电导率为21.5μＳ/ｃｍ、流为120Ｌ/ｈ时ＥＤＩ出水电导率与操作电压的关系如图5所示。
图5 操作电压对出水电导率的影响
由图5可知,ＥＤＩ出水水与操作电压紧密亲密相关。操作电压太小则不足以在纯水排出之前将离子从淡室移出,电渗析进程和树脂电再生进程都比力微弱,此时主要进行的是离子交换进程。随着操作电压的增年夜则水解离水平增年夜、树脂的再生效果好,使得淡水的电导率下降,当操作电压增加到一定水平时离子交换进程与树脂的再生进程到达了平衡,产水电导率进一步下降并趋于稳定。但操作电压过年夜将引发过的水电离和离子反扩散而下降产水水。所以,建议ＥＤＩ在适当的电压下运行。
4 结语
提高ＥＤＩ膜堆的操作电压可获得高的纯水,但从提高膜堆电流效率的角度动身则操作电压不宜太高;ＥＤＩ膜堆进水电导率越低(即预处置效果好)则ＥＤＩ产水的电导率越低,产水水越好;另外适当增加进水流即增加隔室流速可提高产水水。
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