０引言
电往离子（Ｅｉｅｃｔｒｏｄｅｉｏｎｚａｔｉｏｎ,简称ＥＤＩ）技术很好地融合了电渗析技术和离子交换技术,是一种将混床树脂填充于离子交换膜之间,在直流电场作用下实现接连除盐的新型水处置方式。它兼有电渗析技术的接连除盐和离子交换技术深度脱盐的点,又避免了电渗析技术浓差极化和离子交换技术中的酸碱再生等带来的问题。该技术源于２０世纪５０年月,在现代工飞速成长的布景下,于２０世纪９０年月取得了突破性进展,现在普遍地运用于电子、医药、能源等行及实验室,可看成为未来主流的水处置技术。
本文主要经由过程在浙江嘉兴发电有限责任公司的ＥＤＩ系统运行实验研究,考查该电厂反渗透出口的预脱盐水,经由过程脱碳处置后,能否经由过程ＥＤＩ处置到达知足汽锅用水水的要求,同时也为ＥＤＩ系统用于电力生产时的运行、维护提供响应的数据和经验。

１系统概述
１．１ＥＤＩ原理
ＥＤＩ在我国也称之为填充床电渗析。电渗析器的淡水室装了阴、阳夹杂离子交换剂（颗粒、纤维或编织物）,将电渗析和离子交换两个进程在统一容器中进行,使两个进程内在地联系在一起（如图１）。
图１ＥＤＩ装配工作原理图
一般认为ＥＤＩ的原理在横向上可以分为离子交换、直流电场下离子的选择性迁移和树脂的电再生３方面［１］。在高纯水中,离子交换树脂的导电性能比与之相接触的水要高２～３个数目级,所以几近全数的从溶液到脂面的离子迁移都是经由过程树脂来完成的。水中的离子,首先因交换作用吸附于树脂颗粒上,再在电场作用下,经由树脂颗粒组成的离子传布通道迁移到膜概况并透过离子选择性膜进人浓水室。同时,在树脂、膜与水相接触的界面处,界面扩散中的极化使水解离为氢离子和氢氧根离子。它们除部门介入负载电流外,年夜大都又起到对树脂的再生作用,从而使离子交换、离子迁移、电再生３个进程相伴发生、相互促进,到达接连往离子的目的。
在纵向上我们又可以把ＥＤＩ工作进程由进水侧到产水侧分成３部门,靠近进水侧称为饱和区,即这部门区间里,填充的树脂已和进水的离子发生离子交换;靠近出水侧的称为再生区,即在这部门区间里,出水的年夜部门离子已除往,少许弱电离离子在这里获得往除,同时纯水在这个区间里被电离,生成的Ｈ 和ＯＨ-得以再生填充的树脂。在饱和区和再生区之间称为工作区,离子交换和电再生在这个区电里趋向平衡。
２．２ＥＤＩ技术的特点
化学除盐系统工艺中,离子交换装配从一级复床成长到两级复床,直到混床。采用离子交换法可制得接近理论纯水电阻率为１８．２ＭΩ·ｃｍ的高纯水。然而,离子交换树脂可频频再生这一点却带来了树脂再生的废酸碱,造成了情况污染。为了克服污染,反渗透技术被引进到水的脱盐系统,即反渗透 混床脱盐系统,其废酸碱排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。可是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。随着ＥＤＩ技术的成长,以ＥＤＩ装备取代混床,形成ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统,可以克服污染,进行自动化纯水生产。
ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统的特点:不用酸碱,不污染情况;可接连生产,不需备用装配;无人值守,水稳定;占地面积小,运行费用低;对ＲＯ装备和ＥＤＩ装备的进水有特殊要求。
２．３系统工艺流程的选择
今朝嘉兴发电有限责任公司的化学补水给水系统由一级ＲＯ 两级离子交换除盐组成,据此,本次运行实验采用了一级ＲＯ和ＥＤＩ系统连系的模式来进行。具体工艺流程以下:
一级ＲＯ→反渗透后的预脱盐水箱→升压泵→脱碳器→ＥＤＩ升压泵→ＥＤＩ模块→出水
由于反渗透后的预脱盐水中含有游离的ＣＯ２,为了减小ＥＤＩ模块的负担,在ＥＤＩ模块前安装了ＣＯ２脱碳器。系统见图２。
图２ＥＤＩ小型实验系统图
２．４ＥＤＩ系统启动阶段的数据统计
从启动阶段的数据中可以看到,在电压连结不变的情况下,系统的电流和出水的电阻都变年夜。
图３ＥＤＩ启动时电压、电流、进水电导率、产水电阻率

３ＥＤＩ系统运行影响身分分析
ＥＤＩ作为一项新型的水处置技术,其系统特征和技术维护一直是人们予以研究的焦点,下面临ＥＤＩ系统运行中的主要影响身分进行分析,包括进水电导率、进水流、电压与电流、水的ｐＨ值、温度及压力的影响等。
３．１进水电导率对脱盐效果的影响
在保证其它条件不变的条件下,随着原水电导率的上升,脱盐效果变差。这是由于进水电导跨越一定范围后,模块的工作区间往下移动,甚至再生区消失,工作区穿透,模块内的填充树脂年夜部门呈饱和失效状态。同时水中的离子浓度增加,在电压恒定不变的情况下,电流增加,从而电离水的进程削弱,响应的水电离出的Ｈ ,ＯＨ-削减,直接致使树脂的再生变差。这样,在进水水变差的情况下,模块会由弱电离子起头慢慢穿透;系统的电流会增加,由于存在水的电离现象,在电压恒定的情况下,电流的上升长短线性的。
３．２进水流的影响
图４进水电导和产水电阻之间的关系
图５进水流和产水电阻之间的关系
进水流与ＥＤＩ模块的处置能力,进水水和进水压力有关。在ＥＤＩ模块产水能力恒定条件下,进水水越差,模块的单元处置负担就越重,进水流应当调理的越小。在模块的启动阶段,应注重当瞬间流过年夜时,会造成膜的穿孔。
由于模块中的电子流主要经由过程填充树脂传递的,所以浓水电流在一定水平上成了影响模块中电子流迁移的关头。在现实的实验中可以发现,削减浓水的流可以提高系统的电流,而且在一定水平上提高水。可是浓水流也并非越小越好,当浓水流太小时会致使膜两侧浓度差过年夜,而形成浓差扩散［２］,影响水。另外一方面,由于弱电离子Ｓｉ及其离子态化合物的消融度很小,所以容易在低流的浓水中形成饱和,从而影响弱电离子的往除。凭据现场实验可以年夜致获得浓水流通常是进水的５～１０为好。
电极水的作用主要是给电极降温文带走电极概况发生的气体。一般电极水的流是进水的１左右。当电极水太小时,不能实时带走电极概况的气体,会影响整个模块的运行。
３．３电压和电流的影响
电压简直定和模块的设计有关,电压是使离子迁移的动力,它使得离子从进水中迁移到浓水中,同时电压也是电解水用于再生树脂的关头。在划定范围内若是电压太低,会致使电解水削减,发生的Ｈ 和ＯＨ-离子不足以再生填充树脂,同时电压太低使得离子的迁移动力削弱,终使模块的工作区间下移,产水水变差。若是电压太高,就会电解出过剩的Ｈ 和ＯＨ-,使电流升高的同时也使离子极化和扩散加重,致使产物水水变差。电压是否太高可以从电极水出水中的气泡几多加以判断。好电压范围简直定主要由进水电导和浓水的流决议,好比当进水电导变年夜,浓水的浓度也变年夜的情况下由于系统的电阻削减,所以系统的电压也应当响应的下调。
电流与进水电导及总的离子迁移数有直接关系［３］。总的离子迁移包括水华夏来的离子如Ｎａ ,ＣＩ-等,也包括新生成的Ｈ 和ＯＨ-,而Ｈ 和ＯＨ-与电压有直接关系,所以电压升高,电流也升高,可是两者的变化不是线性的,由于电流一部门用于杂离子的迁移,一部门用于水的解离。
３．４进水的ｐＨ值、温度及压力的影响
进水的ｐＨ值暗示了进水中Ｈ 的含,一般进水控制在５～９．５之间。凡是情况下ｐＨ值偏低是由于ＣＯ２的消融所引发的。由因而弱电离物资,ＣＯ２也是致使水恶化的身分,所以在进ＥＤＩ系统之前,一般可以安装一个脱碳装配,使得水中的ＣＯ２控制在５ｍｇ／Ｌ以下。水中ｐＨ值和ＣＯ２存在一定消融关系,理论上当ｐＨ＞１０时,往除效率好［４］,对于弱电离子Ｓｉ,也是一样的事理,由于硅酸的ｐＫｉ是９．８。高ｐＨ值有助于往除弱电离子,可是条件是必需在进ＥＤＩ系统前除往Ｃａ２ ,Ｍｇ２ 等离子。
温度对系统压力,产水电阻有直接影响。凡是ＥＤＩ的进水温度应控制在５～３５℃之间,好温度是在２５℃左右。温度的下降会使水的活性下降,即水中离子的布朗运动削弱,宏观上浮现为水的黏性增加,系统压力上升。离子迁移削弱的另外一个成效是离子和填充树脂及膜的交换速度下降,浓差极化将成为影响速度的瓶颈。而且膜的交换能力一般也随着温度的下降而下降。若是温度上升,则会浮现出年夜致相反的现象。此时水中的离子活性增加,运动剧烈,水的电导响应增加,此时若是给定电压不变的话,电流就会上升。当温度跨越一定温度以后,产水水会逐渐变坏,这主要是由于离子和填充树脂、离子交换膜的交换进程受离子活性等影响而削弱,所以进水温度低时,我们要适当提高电压,以增加离子迁移的动力和更有用的电离水份子;而当我们使用相对温度较高的进水来运行时,也能够以节能下降电压的方式来取得一样的出水水。压力的变化和控制是使得ＥＤＩ模块能够正常运行的另外一个重要身分。
凡是情况下产物水的压力＞浓水压＞电极水压。这样才能有用避免浓水扩散污染产物水的现象。压力的变化仍是判断ＥＤＩ模块是否被污染,管路是否被堵的有用手段［５］。出格是当浓水进出口压力差变年夜时,常陪伴的问题是浓水管路有堵,此时就需要工钱的清洁管路,进行化学清洗或其他手段来下降压差。是以在ＥＤＩ系统进口,应保证进水的污染指数在及格范围。

４系统平衡的判断、调理及维护
ＥＤＩ系统在运行进程中存在一个平衡状态,即:进离子总数＝出离子总数,宏观浮现就是３个工作区间相对稳定,不发生上下移动。若是模块的工作条件发生变化,则需要比力长的时间来到达平衡状态。
系统在运行中可调身分年夜致有进水流、浓水流、电压等。
进水流增加,模块的工作压力也响应增加,若是跨越ＥＤＩ的处置范围,出水水会显著变差。所以当进水的电导比力高时,适当地调理进水的流是必需的。当进水的电导比力小时,也能够在ＥＤＩ系统压力允许的范围内增加进水的流,以提高产水的效率。
浓水流的变化是另外一个调理系统平衡的要素,出格是对于系统中的电流有直接影响。浓水的流对往除弱电离子Ｓｉ也有一定关系。由于Ｓｉ在２５℃,ｐＨ值是６～８的水体中的消融度是１２０ｍｇ／Ｌ。所以进水的浓缩倍率到达一定水平后,Ｓｉ在浓水中就会饱和,致使不能进行更深度的除硅,这也是肯定浓水流下限的条件。
若是电压下降或是进水的总离子水平提高的话,那末系统中的树脂会更多的和离子发生交换,响应的工作区间就往出水侧移动,直至到达新的平衡,或是穿透,这一进程中,出水电导会发生一定的变化,出水的弱电离子增加是较着的浮现。若是电压上升或是进水离子削减,则系统的工作区间会向进水侧发生移动,浮现为出水水变好,弱电离子的含削减。所以判断系统的平衡状态可以经由过程出水水变化,弱电离子的漏出几多来实现,并可以经由过程工作区间的移动来诠释。

５结语
经由过程嘉兴发电有限责任公司化学除盐系统的ＥＤＩ小型实验,我们获得很多有关ＥＤＩ现实操作的经验。经由过程实验讲明进水的电导、施加的电压、浓水的流、水温等都是控制ＥＤＩ模块系统正常运行的重要身分。凭据现实情况因地制宜地协和谐肯定各操作条件之间的关系,也是ＥＤＩ系统用于电力生产的关头。可以设想在处置好以上问题后,ＥＤＩ技术将凭仗自身的势在未来的水处置行中,占据重要的地位。