除铁锰过滤器技术在超纯水生产中的应用

　　除铁锰过滤器技术在超纯水生产中的应用

        随着环保法规的日益严格、用水品质要求提高和水源匮乏加剧，世界各地的电厂、半导体微电子厂、化工、冶金企业正重新评估他们的超纯水处理设备，除铁锰过滤器作为无需化学品的一种经济实用的环保型先进超纯水处理技术，正在逐步取代混床，这正在为全球超纯水处理带来一场革命。

       除铁锰过滤器技术能够将二氧化硅和矿物质含量降至1ppb以下，能够将电阻率提高到16Mohm?cm以上，满足了高压及超高压锅炉、精细化工和电子行业对于超纯水的需要。同时E-CellTM EDI大大减少了水处理系统的维护成本，提高了生产效率，延长了设备的生命周期，并将生产现场的危险降至最低。

EDI装置的介绍

　　 EDI是英文Electrodeionization的缩写，中文全称为“连续电去离子技术”，其主要用于替代传统混床技术。

　　超纯水的生产在过去的二十年间，在成本、环境及品质等因素的驱动下，其供水系统发生了许多变化，特别值得一提的事，目前存在一个明确的方向，就是减少对离子交换工艺的依赖性，以便尽可能减少化学药品的使用，并提高产水量。有一项重要的事实可以说明该趋势—反渗透作为阴阳床的替代技术正在普及。

　　反渗透作为有效的脱盐技术，其脱盐率可以达到95~99%。但是，RO对离子的去处效果有一定的限度，一般来说，产水电导率0.5us/cm（2 MOhm-cm）是其脱盐的极限。

　　当产水水质有更高的要求的时候，就需要采用混床或等同技术。

　　EDI能高效去除残余离子和离子态杂质， 尤其当用户产水水质要求高，比如对电阻率（>10 或者16MOhm-cm）, 二氧化硅（<10ppb或者<1ppb）,钠离子,硼等有严格的要求的时候, EDI技术更体现了其品质的优 越性，且EDI系统的运行成本明显低于与混床，与混床装置及其辅助设备相比，其设备的生命周期总成本占有优势。

　　EDI技术在大约50年前就出现了，但是大型的商业化直到1986年才真正开始，时至如今EDI制造商已经为全球制造了1000套以上的EDI系统。
EDI装置的工作原理

混床在运行过程中，其内部的树脂分为饱和区，交换区，新生区。饱和区的树脂已经被离子饱和，不再具有从进水中交换离子的能力；交换区的树脂处于部分饱和状态，离子交换主要在交换区完成；新生区的指树脂尚未发生离子交换。随着混床的运行，饱和区和交换区将逐步向上移动，新生区的空间将减少，直到被穿透。新生区的存在是产水水质的保证，而新生区被穿透的时候，也就意味着混床产水水质将下降，混床需要用化学药品再生。

　　EDI在运行过程中，树脂分为交换区和新生区，在运行过程中，虽然树脂不断进行离子交换，但电流连续不断的使树脂再生，从而形成了一种动态平衡；EDI模块内将能始终保持一定空间的新生区；这样EDI内的树脂也就不再需要化学药品的再生，且其产水品质也得到了高品质的保证。
　　　　EDI技术将电渗析和离子交换技术完美的结合在一起。

　　EDI工作主要有三个过程：

　　1，淡水进水淡水室后，淡水中的离子与混床树脂发生离子交换，从而从水中脱离；

　　2，被交换的离子受电性吸引作用，阳离子穿过阳离子交换膜向阴极迁移，阴离子穿过阴离子交换膜向阳极迁移，并进入浓水室从而从淡水中去除。

　　离子进入浓水室后，由于阳离子无法穿过因离子交换膜，因此其将被截留在浓水室，同样，阴离子无法穿过阳离子交换膜，被截留在浓水室，这样阴阳离子将随浓水流被排出模块；与此同时，由于进水中的离子被不断的去除，那么淡水的纯度将不断的提高，待由模块出来的时候，其纯度可以达到接近理论纯水的水平。

　　3，水分子在电的作用下被不断的离解为H+和OH-，H+和OH-将分别使得被消耗的阳/阴树脂连续的再生。

　　过程1和过程3是树脂的消耗和再生的两个相反过程，这两者会在模块内部形成一个动态平衡。

进水从模块底部进入淡水室，并从顶部出来；浓水从模块底部进入模块，从模块顶部出来，浓水经过浓水循环泵后，大部分浓水将回流到模块的浓水室中循环，小部分浓水将排放；极水的进水与浓水进水为同一水流，只是分别进入不同的室（极水室和浓水室），并从模块顶部排出。

淡水从模块底部进入淡水室，从顶部出来；浓水从模块顶部进入模块，从模块底部出来；极水的进水与淡水进水为同一水流，只是分别进入不同的室（极水室和浓水室），并从模块顶部排出。

3．EDI与混床的比较

　　EDI相对与混床具有如下的优势：无需再生化学品的再生；不需要中和池及中和的酸碱；地面和高空作业能够极大地减少；所有的水处理系统操作都能够在控制室内完成 – 无需前往现场；减小了EHS风险；连续工作，不是间歇操作，长时间稳定的出水水质；没有废弃树脂污染排放的风险。

　　 3．1无需再生化学品的再生

　　无需化学品再生，意味着不需要相关化学品的运输，储存和使用（如图6），也避免了相关的ESH风险，并且大大降低了系统的运行费用。
　　3.2 没有中和药剂的需要

　　混床再生会生成酸/碱废液，需要用碱/酸对之进行中和处理。

　　相比之下，EDI无酸碱废液产生，因此也就不需要酸碱中和池。此外，一般情况下，EDI的浓水可以完全回用；而且极水也可以在气液分离后回用。EDI系统能很好的满足ISO14000的要求。 
　　
　　3.3 运行成本低

　　EDI的运行的费用几乎全部为电耗，成本大幅往往低于混床。以E-Cell MK-3为例，平均产水1吨，其运行所需的电耗仅为0.132~0.396KWhr；而且其运行过程中，几乎不需要人工操作，降低了人工费用。