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EDI作用原理及故障排除解析
原標題：EDI作用原理及故障排除解析
1．EDI描述
EDI技術是二十世紀八十年代以來逐漸興起的淨水新技術。從兩千年以來，已在北美及歐洲占據了超純水設備相當部分的市場。EDI係統代替傳統的DI混合樹脂床，生產去離子水。與離子交換不同，EDI不會因為補充樹脂或者化學再生而停機。因此，EDI使水質穩定。同時，也最大限度地降低了設備投資和運行費用。
通常把EDI與反滲透及其他的淨水裝置結合在一起從水中去除離子，EDI組件可以連續地生產超純水，電阻率高達18.2MΩcm。EDI就可以連續地運行也可以間歇性地運行。
2．EDI的優點
和傳統離子交換（DI）相比EDI所具有的優點：
●EDI無需化學再生
●EDI再生時不需要停機
●提供穩定的水質
●耗能低
●運行費用低
3.電除鹽過程
EDI技術是將兩種已經很成熟的水淨化技術電滲析和離子交換相結合，通過這樣的技術更新，溶解的鹽可以在低能的條件下被去除，且不需要化學再生，並生產出高質量的除鹽水。
EDI除鹽是在電壓作用下使離子從淡水流進筆試到鄰近的淡水水流。EDI與電滲析不同，它在淡水室中填充樹脂，而樹脂的存在可以大大提高離子的遷移速度。在此，樹脂的作用是離子的導體而不是離子交換源，其工作狀態是連續穩定的。
4.EDI技術概述
電除鹽將離子交換樹脂填充在陰、陽離子交換膜之間形成EDI單元，又在這個單元兩邊設置陰、陽電極，在直流電作用下，將離子從其給水（通常是反滲透純水）中進一步清除。
離子交換膜和離子交換樹脂的工作原理相近，可以使特定的離子遷移。陰離子交換膜隻允許陰離子透過，不允許陽離子透過；而陽膜隻允許陽離子透過，不允許陰離子透過。
在EDI組件中將一定數量的EDI單元羅列在一起，使陰離子交換膜和陽離子交換膜交替排列。並使用網狀物將每個EDI單元隔開，形成濃水室。EDI單元中間為淡水室。在給定的直流電的推動下，給水通過淡水室水中的離子穿過離子交換膜進入濃水室被去除而成為除鹽水；通過濃水將離子帶出係統，成為濃水。
EDI組件將給水分成三股獨立的水流：
1、純水（最高利用率為99%）
2、濃水（5-10%，可以用於RO給水）
3、極水（1%，排放）
極水先經過陽極流入陰極水可從電極區排除電解產生的氯氣、氧氣和氫氣體。
5.EDI過程細節
一般城市水源中存在鈉、鈣、鎂、氯化物、硝酸鹽、碳酸氫鹽、二氧化矽等溶解物。這此化合物由帶負電荷的陰離子和帶正電荷的陽離子組成。通過反滲透（RO）的處理，98%以上的離子可被去除。另外，原水中也可能包括其它微量元素、溶解的氣體（例如CO2）和一些弱電解質（例如硼，二氧化矽），這些雜質在工業除鹽水中也必須被除掉。
RO純水（EDI給水）電阻率的一般範圍是0.05-0.25MΩcm,即電導率的範圍是20-4ЦS/cm。根據應用的情況，去離子水電阻率的範圍一般為2-18.2MΩcm。
EDI除鹽過程。將水中離子和離子交換樹脂中的氫氧根離子或氫離子交換，然後使這些離子遷移進入到濃水中。這就是EDI除鹽過程。
以上交換反應發生在組件的淡水室中，在淡水室中，陰離子交換樹脂中氫氧根離子（OH—）中水中陰離子（例如氯化物中的CL—）交換。相反，陽離了交換樹脂中的氫離子（H+）同水中的陽離子（例如鈉Na+）交換。
被交換的離子在直流電作用下沿著樹脂球的表麵遷移，通過離子交換膜進入濃水室。
帶負電荷的陰離子（例如OH—、CL—）被陽極（+）吸引。這些離子通過陰膜，進入到鄰近的濃水室中，而鄰近的陽膜不允許其通過，這些離子即被阻隔在濃水中。淡水流中的陽離子（例如Na+、H+）被陰極吸引，通過陽離子交換膜進入到鄰近的濃水中，而鄰近的陰離子交換膜不允許其通過，這些離子即之被阻隔在濃水中。
在濃水中，來自兩個方向的離子維持電著電中性。同時，電流量和離子遷移量成正比。電流量由兩部分組成，其一源於被除去離子的遷移，另一部分源於水本身電離為H+和OH—離子的遷移。
當水流經淡水室和濃水室時，離子從淡水室中漸漸地進入到鄰近濃水室中，而被濃水帶出EDI組件。
在較高的電壓梯度作用下，水會電解產生大量的H+和OH—。這些就地產生的H+和OH—對離子交換樹脂進行連續再生。因此，EDI組件中的離子交換樹脂不需要用化學物質再生。因此，EDI組件中的離子交換樹脂不需要化學物再生。
EDI給水的預處理是EDI實現其最佳性能和減少設備故障的首要的條件。給水裏的汙染物會對除鹽組件有負麵影響，增加維護量並降低膜組件的壽命。
EDI組件中的離子交換樹脂可以分為兩部分，一部分稱作工作樹脂，另一部分稱作拋光樹脂，二者的界限稱為工作前沿。工作樹脂主要起主導作用，而拋光樹脂在不斷交換和被連續再生。工作樹脂承擔者除去大部分離子的任務，而拋光樹脂則承擔著去除象弱電解質等難清除的離子的任務。
對濃水而言，在工作樹脂區電導率與RO純水相當，相對較低，而在拋光區，其電導則成倍地增長；對純水而言，在工作樹脂區電導率與RO純水相當，由於樹脂的增導電效應，電導率較高；而在拋光區，其電導則成倍地降低。因此，在工作樹脂區，大部分電壓施加與濃水，純水室的電壓梯度不高，而在拋光區，部分電壓施加於淡水區，其電壓梯度較高，有利於弱電解質的離除和清除。同時，此處水的電離濾也較高，樹脂處於較高的活化狀態。
6.汙染物對除鹽效果的影響
對EDI影響較大的汙染物包括硬度（鈣。鎂）、有機物、固體懸浮物、變價金屬離子（鐵）、氧化劑（氯、臭氧）以及二氧化碳（CO2）。
氯和臭氧會氧化離子交換樹脂和離子交換膜，引起EDI組件功能降低。氧化還會使TOC含量明顯增加。氧化副廠品會汙染離子交換樹脂和膜，降低離子遷移速度。另外，氧化作用使得樹脂破裂，通過組件的壓力損失將增加。
鐵和其它的變價金屬離子可對樹脂氧化起催化作用，永久地降低樹脂和膜的性能。
硬度能在反滲透和EDI單位中引起結垢。結垢一般在濃水室膜的表麵發生，該處PH值較高。此時，濃水入水和出水間的壓力差增加，電流量降低。EDI組件設計采取避免結垢的措施。不過，使入水硬度降低到最小將會延長清晰周期。
懸浮物和膠體會引起膜和樹脂的汙染和堵賽，樹脂間隙的堵賽導致EDI組件的壓力損失增加。
有劑物被吸引到樹脂和膜的表麵導致其被汙染，使得被汙染的膜和樹脂遷移離子的效率降低，膜堆電阻將增加。
二氧化碳有兩種效果。首先，CO32和CA2+、MG2+形成碳酸鹽類結垢，這種垢的形成與給水的離子濃度和PH有關。其次，由於CO2的電荷變化與PH值有關，而被其它RO和EDI的去除。
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