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[行业技术文章]电去离子过程的实验研究
更新时间:2013-06-03 发布:www.1024sj.com

刘红斌,龚承元,苏建勇,朱孟府(军事医学科学院卫生装备研究所,天津 300161)
摘要:经由过程对反渗透(RO)后接电往离子(EDI)进程的实验研究,考查了分歧操作条件对EDI进程产水水质的影响,探讨了EDI进程往离子的最好操作参数,同时还考查了EDI产水进程的稳定性。实验讲明,EDI进程可以长时间接连运行,并能获得高质量的纯水。同时还发现,提高EDI膜堆的操作电流可以获得高质量的纯水;进进EDI膜堆的原水电导率越低,EDI的产水水质就越好;适当提高EDI膜堆水收受接管率可以获得纯度较高的产水;适当提高EDI原水的温度对阐扬EDI脱盐效果,获得高质量的纯水有益。  
关头词:电往离子水;纯水;电渗析;离子交换膜  
中图分类号:TU991.26 3 文献标识码:A 文章编号:1005-829X(2000)09-0011-03
作者简介:刘红斌(1968- ),1997年结业于天津年夜学化学工程研究所,博士,助理研究员。
收稿日期:2000-04-06


  电往离子(Electrodeionization,简称EDI)是电渗析与离子交换有机连系形成的一种新型膜分手技术,它既保留了电渗析可以接连脱盐和离子交换树脂可以深度脱盐的优点,又克服了电渗析不能深度脱盐和浓度极化所酿成的不良影响和离子交换树脂需用酸、碱再生的麻烦和酿成的情况污染。EDI可以使往离子进程长时间接连运行,并能获得高质量的纯水,是以在高纯水制备上有着广漠的运用前景。
  本文经由过程对EDI进程的实验研究,考查了分歧操作条件对EDI进程产水水质的影响,探讨了EDI进程往离子的最好操作参数,同时还考查了EDI产水进程的稳定性。

1 实验部门
1.1 实验组件
  EDI膜堆自制,全数采用国产原材料。
1.2 实验流程
  自来水预滤活性炭反渗透EDI功能微孔滤膜产物水。
1.3 实验数据的收集
  用万用表丈量EDI膜堆的电压和电流。用量筒与秒表丈量EDI浓、淡水的流量,以Vc和Vp划分暗示浓、淡水流量。原水和浓水电导率采用带温度抵偿的DDS-307型电导率仪丈量。淡水电导率用RM220电阻率仪在线丈量,然后换算成电导率。
1.4 实验方式
  以反渗透水为EDI的原水。在EDI淡室隔板中填充混床离子交换树脂,阴、阳树脂按一定体积比夹杂。在分歧操作条件下,记实EDI膜堆的电流、电压和产水电导率,考查EDI进程产水电导率的影响身分。

2 成效与计议
2.1 EDI膜堆的电压—电流特征
  EDI有着与电渗析分歧的电压—电流特征,原水电导率为14μS/cm时,其电压—电流特征曲线示于图1。
图1 EDI膜堆的电压—电流关系曲线
  膜堆电流随电压的增年夜而增年夜,当电压增年夜到一定水平时,电流增幅较着增年夜,而电渗析,当电压增年夜到一定水平时,电流增幅较着减小。从图1可以看到,电流年夜约为120mA时,电压—电流曲线上泛起一个拐点。
  泛起上述现象的缘由是,当膜堆电压逐渐升高时,淡室中树脂与膜概况的浓度扩散层中的水在电势梯度作用下发生水解离现象,发生H 、OH-,它们不仅能负载部门电流,同时也将填充在淡室中的混床树脂上的盐离子置换下来,将树脂电再生为H型和OH型,使得有更多的离子介入负载电流。随着电压的升高,膜堆电流增年夜,当膜堆电压升高到一定水平,水解离加重,淡室中发生过量的H 、OH-,进一步改善淡室的导电性能,从而造成膜堆电流增幅变年夜,在电压—电流的关系曲线上泛起了一个拐点。
2.2 操作电流对产水电导率的影响
  从图1得知,分歧的操作电压可以致使分歧的膜堆电流,而分歧的膜堆电流将致使EDI进程具有分歧的运行状态,这势必影响EDI产水的电导率。是以膜堆电流是影响EDI产水电导率最重要的身分之一。在一定的浓、淡水流量和原水电导率为12μS/cm的条件下,改变膜堆的操作电流,记实产水电导率的变化情况,成效示于图2。
图2 EDI产水电导率与操作电流的关系
  随着电流的增年夜,EDI产水电导率迅速减小(如图2A所示)。若是以双对数坐标对图2A重新作图,如图2B所示。可以看到,在电流为100mA时,也泛起了一个拐点,即产水电导率随电流的升高而下降的幅度变小。这是由于,随着膜堆电流的升高,淡室中的水解离水平增年夜,发生H 、OH-数目多,对树脂的再生效果好,所以EDI产水电导率下降;当膜堆电流继续升高时,淡室中的水解离水平进一步增年夜,使得离子交换与树脂的再生逐渐到达平衡,产水电导率进一步下降,但随着膜堆电流继续升高,除再生树脂外,残剩的H 、OH-主要用于负载电流,致使膜堆的电流继续增年夜,而产水电导率下降的幅度变小。
2.3 原水水质对产水电导率的影响
  在浓、淡水流量划分为5L/h、21L/h,操作电压为50V,以分歧电导率的原水作EDI进水,在往离子进程到达稳态后,拔取了一段时间内产水电导率的实验数据,对实验时间作图,来揭示EDI产水电导率与原水电导率之间的关系,如图3所示。
图3 EDI产水电导率与原水电导率的关系
  在原水电导率较低时,EDI的产水电导率也低,产水水质好。这是由于原水电导率低,其中离子的含量较低,直接致使产水水质提高,同时,离子浓度低,在淡室中树脂和膜的概况上形成的电势梯度也年夜,致使水的解离水平增强,发生的H 和OH-的数目较多,对填充在淡室中的阴、阳离子交换树脂的再生效果好,所以产水电导率低。
2.4 EDI膜堆水收受接管率对产水电导率的影响
  EDI膜堆水收受接管率的计较公式为:
收受接管率=VpVp Vc×100
  EDI膜堆水收受接管率对EDI的产水电导率有较年夜影响。图4暗示的是产水电导率与水收受接管率之间的关系,其华夏水的电导率为13μS/cm,膜堆电流为100~120mA。
图4 EDI产水电导率与水收受接管率的关系
  从图4可以看到,产水电导率随EDI水收受接管率的增加而迅速下降,在水收受接管率为67以上时产水电导率的变化趋于平缓。这是由于,水收受接管率增年夜,淡水流量变年夜,可以改善淡室中的水力学状态,减薄树脂颗粒概况滞流层的厚度,减小淡室的电阻,增年夜了膜堆的电流,促进离子的扩散迁移;浓水流量变小,增加了浓室中离子的浓度,也响应增年夜了膜堆的电流。可是,随着水收受接管率进一步增年夜,浓、淡室离子浓度相差较年夜,离子的反迁移即离子由浓室向淡室迁移水平趋年夜,所以在水收受接管率为67以上时产水电导率的变化趋于平缓。
2.5 原水温度对产水电导率的影响
  原水温度与EDI产水电导率的关系如图5所示,其中膜堆电流为100mA。
  随着EDI原水温度的升高,产水电导率下降。这是由于,原水温度升高,使得水中的离子在树脂和膜中的迁移和扩散的速度加速,有益于往离子进程。图5 EDI产水电导率与原水温度的关系
2.6 EDI产水进程的稳定性
  我们在分歧的操作条件下,对EDI装配进行了长时间的运转,共运行了600h。在整个运行进程中,EDI装配性能稳定、工作靠得住,产水水质可以凭据操作条件的改变而变化。在膜堆电流为100mA,浓、淡水流量划分为32L/h、6L/h的条件下,EDI产水电导率和pH值随时间的变化关系见图6。
图6 EDI产水进程的稳定性
  从图6可以看到,随着时间的推移,产水电导率逐渐下降,最后稳定在0.065μS/cm,而pH值连结在6.2左右。

3 结论
  (1)提高EDI膜堆的操作电流可以获得高质量的纯水,但从提高膜堆电流效率的角度动身,操作电流又不容易太高;(2)预脱盐的效果越好,即进进EDI膜堆的原水电导率越低,EDI的产水水质就越好;(3)适当提高EDI膜堆水收受接管率可以获得纯度较高的产水,对小型EDI装配一般控制在75为好,浓水可以收受接管哄骗;(4)适当提高EDI原水的温度对阐扬EDI脱盐效果,获得高质量的纯水有益。

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