EDI作用原理及故障排除解析

1．EDI描述

EDI技术是二十世纪八十年代以来逐渐兴起的净水新技术。从两千年以来，已在北美及欧洲占据了超纯水设备相当部分的市场。EDI系统代替传统的DI混合树脂床，生产去离子水。与离子交换不同，EDI不会因为补充树脂或者化学再生而停机。因此，EDI使水质稳定。同时，也最大限度地降低了设备投资和运行费用。

通常把EDI与反渗透及其他的净水装置结合在一起从水中去除离子，EDI组件可以连续地生产超纯水，电阻率高达18.2MΩcm。EDI就可以连续地运行也可以间歇性地运行。

2．EDI的优点

和传统离子交换（DI）相比EDI所具有的优点：

●EDI无需化学再生

●EDI再生时不需要停机

●提供稳定的水质

●耗能低

●运行费用低

3.电除盐过程

EDI技术是将两种已经很成熟的水净化技术电渗析和离子交换相结合，通过这样的技术更新，溶解的盐可以在低能的条件下被去除，且不需要化学再生，并生产出高质量的除盐水。

EDI除盐是在电压作用下使离子从淡水流进笔试到邻近的淡水水流。EDI与电渗析不同，它在淡水室中填充树脂，而树脂的存在可以大大提高离子的迁移速度。在此，树脂的作用是离子的导体而不是离子交换源，其工作状态是连续稳定的。

4.EDI技术概述

电除盐将离子交换树脂填充在阴、阳离子交换膜之间形成EDI单元，又在这个单元两边设置阴、阳电极，在直流电作用下，将离子从其给水（通常是反渗透纯水）中进一步清除。

离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近，可以使特定的离子迁移。阴离子交换膜只允许阴离子透过，不允许阳离子透过；而阳膜只允许阳离子透过，不允许阴离子透过。

在EDI组件中将一定数量的EDI单元罗列在一起，使阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列。并使用网状物将每个EDI单元隔开，形成浓水室。EDI单元中间为淡水室。在给定的直流电的推动下，给水通过淡水室水中的离子穿过离子交换膜进入浓水室被去除而成为除盐水；通过浓水将离子带出系统，成为浓水。

EDI组件将给水分成三股独立的水流：

1、纯水（最高利用率为99%）

2、浓水（5-10%，可以用于RO给水）

3、极水（1%，排放）

极水先经过阳极流入阴极水可从电极区排除电解产生的氯气、氧气和氢气体。

5.EDI过程细节

一般城市水源中存在钠、钙、镁、氯化物、硝酸盐、碳酸氢盐、二氧化硅等溶解物。这此化合物由带负电荷的阴离子和带正电荷的阳离子组成。通过反渗透（RO）的处理，98%以上的离子可被去除。另外，原水中也可能包括其它微量元素、溶解的气体（例如CO2）和一些弱电解质（例如硼，二氧化硅），这些杂质在工业除盐水中也必须被除掉。

RO纯水（EDI给水）电阻率的一般范围是0.05-0.25MΩcm,即电导率的范围是20-4ЦS/cm。根据应用的情况，去离子水电阻率的范围一般为2-18.2MΩcm。

EDI除盐过程。将水中离子和离子交换树脂中的氢氧根离子或氢离子交换，然后使这些离子迁移进入到浓水中。这就是EDI除盐过程。

以上交换反应发生在组件的淡水室中，在淡水室中，阴离子交换树脂中氢氧根离子（OH—）中水中阴离子（例如氯化物中的CL—）交换。相反，阳离了交换树脂中的氢离子（H+）同水中的阳离子（例如钠Na+）交换。

被交换的离子在直流电作用下沿着树脂球的表面迁移，通过离子交换膜进入浓水室。

带负电荷的阴离子（例如OH—、CL—）被阳极（+）吸引。这些离子通过阴膜，进入到邻近的浓水室中，而邻近的阳膜不允许其通过，这些离子即被阻隔在浓水中。淡水流中的阳离子（例如Na+、H+）被阴极吸引，通过阳离子交换膜进入到邻近的浓水中，而邻近的阴离子交换膜不允许其通过，这些离子即之被阻隔在浓水中。

在浓水中，来自两个方向的离子维持电着电中性。同时，电流量和离子迁移量成正比。电流量由两部分组成，其一源于被除去离子的迁移，另一部分源于水本身电离为H+和OH—离子的迁移。

当水流经淡水室和浓水室时，离子从淡水室中渐渐地进入到邻近浓水室中，而被浓水带出EDI组件。

在较高的电压梯度作用下，水会电解产生大量的H+和OH—。这些就地产生的H+和OH—对离子交换树脂进行连续再生。因此，EDI组件中的离子交换树脂不需要用化学物质再生。因此，EDI组件中的离子交换树脂不需要化学物再生。

EDI给水的预处理是EDI实现其最佳性能和减少设备故障的首要的条件。给水里的污染物会对除盐组件有负面影响，增加维护量并降低膜组件的寿命。

EDI组件中的离子交换树脂可以分为两部分，一部分称作工作树脂，另一部分称作抛光树脂，二者的界限称为工作前沿。工作树脂主要起主导作用，而抛光树脂在不断交换和被连续再生。工作树脂承担者除去大部分离子的任务，而抛光树脂则承担着去除象弱电解质等难清除的离子的任务。

对浓水而言，在工作树脂区电导率与RO纯水相当，相对较低，而在抛光区，其电导则成倍地增长；对纯水而言，在工作树脂区电导率与RO纯水相当，由于树脂的增导电效应，电导率较高；而在抛光区，其电导则成倍地降低。因此，在工作树脂区，大部分电压施加与浓水，纯水室的电压梯度不高，而在抛光区，部分电压施加于淡水区，其电压梯度较高，有利于弱电解质的离除和清除。同时，此处水的电离滤也较高，树脂处于较高的活化状态。

6.污染物对除盐效果的影响

对EDI影响较大的污染物包括硬度（钙。镁）、有机物、固体悬浮物、变价金属离子（铁）、氧化剂（氯、臭氧）以及二氧化碳（CO2）。

氯和臭氧会氧化离子交换树脂和离子交换膜，引起EDI组件功能降低。氧化还会使TOC含量明显增加。氧化副厂品会污染离子交换树脂和膜，降低离子迁移速度。另外，氧化作用使得树脂破裂，通过组件的压力损失将增加。

铁和其它的变价金属离子可对树脂氧化起催化作用，永久地降低树脂和膜的性能。

硬度能在反渗透和EDI单位中引起结垢。结垢一般在浓水室膜的表面发生，该处PH值较高。此时，浓水入水和出水间的压力差增加，电流量降低。EDI组件设计采取避免结垢的措施。不过，使入水硬度降低到最小将会延长清晰周期。

悬浮物和胶体会引起膜和树脂的污染和堵赛，树脂间隙的堵赛导致EDI组件的压力损失增加。

有剂物被吸引到树脂和膜的表面导致其被污染，使得被污染的膜和树脂迁移离子的效率降低，膜堆电阻将增加。

二氧化碳有两种效果。首先，CO32和CA2+、MG2+形成碳酸盐类结垢，这种垢的形成与给水的离子浓度和PH有关。其次，由于CO2的电荷变化与PH值有关，而被其它RO和EDI的去除