“RO-EDI-EDI”及其演变工艺制备工业高纯水的研究

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1、摘要摘要电去离子(Electrodeionization，EDI)技术，是一种将电渗析(ED)和离子交换(IE)有机结合，在直流电场作用下实现连续去离子的复合脱盐过程。EDI技术以其独特的连续操作、工艺先进、环境友好等显著特点，广泛地应用于电厂、制药、微电子等工业领域。然而，现有EDI技术对进水要求十分苛刻，其中进水硬度一般不能超过1．0mg·LJ(以CaC03计)，甚至0．1mg·L～。这使得在多数情况下必须使用两级反渗透(RO)作为预处理，即采用“RO．RO．EDI”工艺。这导致了制水系统的投资居高不下，一

2、定程度上限制了EDI的进一步发展。为解决上述问题，本文提出了新型的“RO．EDI．EDI’’高纯水制备工艺。该工艺采用一级EDI，代替原工艺的第二级RO，即采用分级EDI技术制备高纯水。EDI进水硬度11．7mg·L。1(以CaC03计)，Ca+3mg·L～，M92+1Ing·L一。其中第一级EDI的主要目的是深度软化，因此也称为“深度软化EDI”。在已有研究的基础上，本文重点研究了模型构造的改变对过程分离性能的影响，并对操作参数进行了优化。第二级EDI的主要目的是深度脱盐，因此也称为“深度脱盐EDI’’。本文

3、主要研究了不同树脂类型、树脂型号对出水水质的影响。实验结果表明，“RO．EDI．EDI’’技术上可行，是一种安全、可靠、高效的高纯水制备工艺。在“RO．EDI．EDI"工艺的基础上，本文提出另外两种纯水的制备工艺：“RO．EDI’’和“EDIR．EDI．EDI”。“RO．EDI’’工艺，是把原来的两级EDI的功能组合，即采用一级“超级EDI’’同时实现软化、脱盐。本文重点研究了膜堆的^取pH-T、．．c-Ve，4特征曲线。同时，本文先后考察了四个具有不同内部构造的EDI膜堆，在高硬度进水条件下的脱盐、防垢性能。

4、在此基础上对优选的膜堆构型进行了320h的稳定运行考察。结果发现，通过操作参数优化，经改进的EDI其脱盐率达99．8％，吨水耗电量0．31．O．35kw·h·m一，产水电阻率可达17Mr2．cm，完全达到了高纯水的水质标准。“EDIR．EDI．EDI”工艺，则是采用三级EDI串联进行纯水制备。第一级EDI采用倒极EDI(EDIR)技术，主要作用为初级除盐，第二、第三级EDI主要作用分别为深度软化和深度脱盐。其中第一级EDI是研究的重点。实验首先研究摘要了第一级EDI的软化特征；其次探讨了浓水流量、树脂填充策略对

5、膜堆结垢的影响；最后重点介绍了倒极EDI(EDIR)的脱盐、防垢性能。EDIR进水电导率为480．520I-tS．cm～，硬度约180mg·L～。EDIR倒极周期0．2h，倒极间歇期10．20s，采用500mA恒流方式运行。结果发现，膜堆出水电导率仅为609S．cm～，硬度17rag-L～，出水水质能够满足制水系统的设计要求。实验表明，“EDIR．EDI．EDI”能够获得高电阻率纯水，主要缺陷是有机小分子物质脱除率低。与当前的主流的“RO．RO．EDI”纯水技术相比，本文研究开发的新型EDI膜集成技术在制水成本

6、、水利用率、应用范围等方面取得了突破性进展。这将对EDI水处理技术的发展起到重要促进作用，有望在新一代纯水技术的研究应用中扮演重要角色。关键词：电去离子(EDI)高纯水硬度膜集成过程脱盐AbstractElectrodeionization(EDI)isanoveldesalinationtechnologycombiningionexchangeresinsandionexchangemembranesinastackedunitwhichiscapableofcontinuousdeionizationun

7、dertheinfluenceofaDCelectricfield．Asacontinuous，advancedandenvironmental—friendlytechnology，EDIhasbeenwidelyusedinmanyfieldssuchaspower,bio-pharmaceuticalandmicroelectronicindustry．However,itisusuallyrequiredthatthefeedhardnessofEDIshouldbelessthan1．0mg‘L一，o

8、reven0．1mg。L“(asCaC03)．Inmostcase，dualpassagesreverseosmosis(I的)systemWasnecessaryasthepretreatmentforEDItoconstitute“RO-RO—EDI’’intergratedmembraneprocess．Thereforethecomplexityandinvestmentoft