20世纪末,一种用于水处置的新型脱盐系统,即反渗透-电往离子(ＲＯ-ＥＤＩ)脱盐系统,由于其具有一系列点,已在很多单元获得推行使用。制备纯水用脱盐系统的成长是与人们对纯水水的要求、环保意识的增强及技术前进慎密相关的。水脱盐系统成长概况如图1所示。
图1　水脱盐系统成长情况
　　初,人们采用蒸馏法脱盐(ａ)。由于蒸馏法制得的纯水水欠好,该法又消耗年夜热能,所以自1934年发现离子交换树脂以来就改用了离子交换法。离子交换装配从一级复床成长到两级复床,直至混床(ｂ)。采用离子交换法可制得接近理论纯水电导率0.055μＳｃｍ、电阻率18.2ＭΩ·ｃｍ的高纯水。然而,离子交换树脂可频频再生哄骗这一点却带来了树脂再生废酸碱,造成了情况污染。为了克服污染,反渗透技术被援用到水的脱盐系统,即反渗透-混床脱盐系统(ｃ)。其废酸碱排放与离子交换脱盐系统相比,削减了90,基本上解决了废酸碱排放的问题。然而,随着对工艺要求的提高,此法表露出两个缺陷:混床再生需要贮备酸碱;操作繁琐。终,成长到用ＥＤＩ装备取代混床,成为ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统(ｄ),谓之"绿色"脱盐系统。
　　我国曾在20世纪70年月划分开发ＲＯ和ＥＤＩ技术。然而,对ＲＯ的开发,几多年来不曾解决膜材料及其加工的国产化,一直停留在采办国外膜元件进行组装阶段;对ＥＤＩ的开发,早期没有熟悉到ＥＤＩ装备是一种脱盐用的精处置装备,其脱盐容有限,而对提高纯水纯度的进献却是庞大的。这一缘由及其他身分使得我国未能尽早地实现ＥＤＩ装备的工化。至今,我国推行ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统时,ＲＯ膜元件和ＥＤＩ膜块这两种关头部件都为国外产物,影响了脱盐系统的普及推行。
1　ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统的特点
　　(1)不用酸碱,不污染情况。传统的脱盐系统采用离子交换法脱盐,不管采用一级复床(阳床或阴床),仍是两级复床或混床,均采用离子交换树脂,树脂用酸碱再生,并频频哄骗。在用酸碱再生树脂的进程中,有年夜的废酸碱排放,破坏水系的生态平衡,而采用ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统,在运行进程中不用酸碱。
　　(2)可接连生产,不需备用装配。ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统中ＲＯ为接连运行装备,ＥＤＩ组件采用每一个容为2～3ｔｈ的膜块,再并联扩年夜容,也不需备用装配,解决了原来离子交换装备需停用再生,设有备用的缺陷。
　　(3)无人值守,水稳定。ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统,出水水平稳,不泛起混床那样的周期性变化。
　　(4)占地面积小,运行费用低。
　　(5)对ＲＯ装备和ＥＤＩ装备的进水有要求。对ＲＯ装备进水水的要求因膜而异,见表1〔1〕。水如达不到表1中的要求,应采用适当的预处置方式改善水。除采用混凝和沉降处置外,预处置有多介过滤、活性炭过滤、细密过滤等,有时为了避免ＲＯ膜阻塞,对高硬度水还要进行软化。
　　采用ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统制备超纯水的流程见图2。
表1　对ＲＯ装备进水的要求
表2　加拿年夜Ｅ-Ｃｅｌｌ对ＥＤＩ装备进水水要求
图2　工艺流程
　　ＲＯ装备的出水直接作为ＥＤＩ装备的进水,一般都能知足要求,见表2和表3。

2　ＲＯ-ＥＤＩ的制造
2.1　ＲＯ装配
　　ＲＯ装配是由一组管状膜元件与高压膜组成。管状膜元件划分由普通复合膜、超低压复合膜、醋酸纤维素膜和中空聚酰胺膜等制造。由于原材料和加工工艺方面的缘由,国内市场基本上都为杜邦、陶氏、海德伦等国外公司产物,国产膜使用不多。
表3　美国Ｅｌｅｃｔｒｏｐｕｒｅ公司对ＥＤＩ装备进水水要求指标范围电导率(μＳ·ｃｍ-1)2～40ｐＨ值5～8硬度(以ＣａＣＯ3计)(ｍｇ·Ｌ-1)<1.0,建议为0.1温度℃5～35进水压力ＭＰａ1.5～3.9总有机碳(ｍｇ·Ｌ-1)<0.5,建议为0氧化剂(ｍｇ·Ｌ-1)Ｃｌ2<0.05,Ｏ3<0.02变价金属Ｆｅ(ｍｇ·Ｌ-1)<0.01ＳｉＯ2(ｍｇ·Ｌ-1)50～150ＣＯ2(ｍｇ·Ｌ-1)<10,当>10时,在ＥＤＩ前设脱气装配
2.2　ＥＤＩ装备
　　多见的ＥＤＩ装备是由一系列膜块串联组装而成。每一个膜块可产水2～3ｔ/ｈ,凭据所要求的产水决议并联膜块的数目。由于ＥＤＩ装备能接连运行,决议膜块数目时就不斟酌备用。在运行中万一哪一个膜块损坏时,可换用新的膜块。常见的膜块为板框式,采用原有板框式普通电渗析器式样,再在其淡水室填充离子交换材料,所以,制造ＥＤＩ装备就在于采用哪种知足要求的离子交换膜和决议选择何种填充离子交换材料,若何填充。
　　离子交换膜有异相膜和均相膜两种。异相膜是用离子交换树脂粉末和粘合剂的夹杂物压制成的,上海、浙江等地都生产这类膜。这类异相膜价格较低,其性能基本知足普通电渗析器对膜的要求,生产技术成熟,已有30余年历史。上海某厂还生产门用于ＥＤＩ装备的一种低渗透膜,但至今这类膜产物还没有获得ＥＤＩ装备生产厂或用户的认可。另外一种均相膜是由烃类聚合物或氟代烃聚合物引进离子交换功能团后制成的。对于均相膜,原来国内个体研究机构少许生产,未实现工化。近年来,北京、山东等一些单元批生产了一些均相膜。从测试指标看,这些膜的性能与国外的一些膜差不多(见表4),但至今还没有用于建造ＥＤＩ装备。
表4　国内外膜产物性能对照
　　据报道,不管用均相膜仍是异相膜都能制造出性能知足要求的ＥＤＩ装备。斟酌到均相膜的性能,有平均一致,且一般不用粘合剂的特点,国内试生产高纯水用的ＥＤＩ装备,用国产的均相膜为好。
　　在国外产物中,ＥＤＩ装备中淡水室的宽度(或膜间距)选用2～8ｍｍ。凭据Ｃ.Ｇ.Ｇａｎｚｉ〔2〕的实验,好水在膜间距为2.3ｍｍ和1.0ｍｍ时泛起。膜距离的年夜小还影响所加电压的凹凸。
　　关于填充用的离子交换材料和填充方式,国外公司都将它们作为公司秘密不予公布。20世纪70年月我国制备填充床电渗析器时曾用过普通离子交换树脂(树脂粒度范围为0.315～1.25ｍｍ)。1984年核工部原子能研究所在制备1103型纯水器样机时,使用了离子交换纤维。这些填充料存在的问题,笔者先提出采用离子交换纤维的编织物或无纺布作为填充料,后又提出用均粒(直接制成或用普通树脂筛得)树脂作为填充的离子交换材料来实现等空地空闲填充。依照等空地空闲填充制得的ＥＤＩ装备,除具有能接连运行、不用化学药剂再生、不污染情况、无人值守、顺应性广、运行成本低等一系列原有点外,还具有填充床空地空闲平均一致、流阻小、流速快、使用寿命长等特点。若是使用离子交换纤维,则由于纤维细,反应快,更使ＥＤＩ装备中的往离子速度加速。
　　据国外资料报道,用均粒树脂取代普通树脂填进淡水室中,能使离子迁移更为有用。使用和不使用均粒树脂的对比实验数据讲明,使用均粒树脂取得的前进是惊人的。采用均粒树脂的附加点是可以使ＥＤＩ装备漂洗至设计的时间从2ｈ缩短至0.5ｈ。已获得我国实用新型利权的这两项填充技术正在实施中〔3,4〕。

3　运用
　　今朝,ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统在国内已获得一定水平的普及推行,预计有近百套装配在运行。其中年夜大都用于制药和电子行,个体自备电站已起头试用。然而,ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统中ＥＤＩ膜块均为国外产物,还没有见国产ＥＤＩ装备投放市场。
3.1　电子行
　　电子行对水要求极高,需要电导率接近0.055μＳｃｍ(电阻率18.2ＭΩ·ｃｍ)的超纯水。若是采用ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统,则在该系统后还需增加精处置混床,以确保混床出水到达理论高纯水的尺度,由于ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统出水一般在电导率为0.057～0.067μＳｃｍ(电阻率为15～17.5ＭΩ)。精处置混床中离子交换树脂失效后抛弃,定期更换新树脂,失效树脂不在现场再生。
3.2　电力行
　　火力发电厂高压汽锅需用电导率<0.2μＳ/ｃｍ(电阻率>5ＭΩ·ｃｍ)、ＳｉＯ2<0.02ｍｇ/Ｌ的补给水。如采用ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统,则系统出水能知足需求,系统后不需装设其他装备。
3.3　制药等其他行
　　制药等其他行对高纯水的水要求凡是不高,一般电导率>0.1μＳ/ｃｍ(电阻率<10ＭΩ·ｃｍ)。采用ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统就能知足要求。
4　结论
　　ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统是本世纪的主流脱盐系统,它正处在开发推行阶段。ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统具有出水高、接连生产、使用利便、无人值守、不用酸碱、不污染情况、占地面积小、运行经济等一系列点,使其在市场中据有的份额越来越年夜。
　　推行ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统确当务之急是制备国产ＥＤＩ装备,哄骗国产的膜及离子交换树脂,尽早制造出性能与国外产物相媲美的产物,同时希看有更多的企来介入ＥＤＩ产物的开发工作。等空地空闲填充法为ＥＤＩ装备提供了一种秀的填充方式。