電(dian)去離(li)(li)子(electrodeionization，簡(jian)稱edi)技術是將電(dian)滲析和離(li)(li)子交換(huan)相結合(he)的(de)一種(zhong)新型膜(mo)分離(li)(li)技術，其主要(yao)特點：①樹脂用(yong)電(dian)再(zai)生(sheng)而(er)不需使(shi)用(yong)酸堿，實現了清潔生(sheng)產(chan)(chan)；②設備(bei)運行(xing)的(de)同時就(jiu)自行(xing)再(zai)生(sheng)，因此其相當于連續獲得再(zai)生(sheng)的(de)混(hun)床離(li)(li)子交換(huan)柱，能實現連續深度(du)脫鹽；③產(chan)(chan)水(shui)水(shui)質好、制(zhi)水(shui)成本低、日常運行(xing)管理方便(bian)。

1　edi基本原理

圖(tu)1是edi原(yuan)理示(shi)意圖(tu)。

在(zai)電滲析(xi)器(qi)的(de)淡水室(shi)(shi)填(tian)充陰、陽混合(he)離(li)子(zi)(zi)交換(huan)(huan)樹(shu)脂(zhi)，將(jiang)電滲析(xi)和(he)離(li)子(zi)(zi)交換(huan)(huan)置于(yu)一個容(rong)器(qi)中(zhong)而使(shi)兩者有(you)機地(di)結(jie)合(he)為一體(ti)。水中(zhong)離(li)子(zi)(zi)首先因交換(huan)(huan)作(zuo)(zuo)用(yong)而吸(xi)附于(yu)樹(shu)脂(zhi)顆粒上，然后在(zai)電場作(zuo)(zuo)用(yong)下(xia)經(jing)由(you)樹(shu)脂(zhi)顆粒構成的(de)“離(li)子(zi)(zi)傳輸通道”遷移到膜表(biao)面并透(tou)過(guo)離(li)子(zi)(zi)交換(huan)(huan)膜進入濃室(shi)(shi)，存在(zai)于(yu)樹(shu)脂(zhi)、膜與水相(xiang)(xiang)接觸的(de)擴散層中(zhong)的(de)極化(hua)作(zuo)(zuo)用(yong)使(shi)水解離(li)為h+和(he)oh-，它們(men)除(chu)(chu)部分參與負載電流(liu)外大多(duo)數對樹(shu)脂(zhi)起再生作(zuo)(zuo)用(yong)，從而使(shi)離(li)子(zi)(zi)交換(huan)(huan)、離(li)子(zi)(zi)遷移、電再生三個過(guo)程(cheng)相(xiang)(xiang)伴發生，相(xiang)(xiang)互促進，實現了連續去除(chu)(chu)離(li)子(zi)(zi)的(de)過(guo)程(cheng)。

2　試驗裝置與流程

試驗工藝流程見(jian)圖2。

edi裝(zhuang)置采用(yong)二(er)級五(wu)段，在(zai)其(qi)淡水室(shi)中填充混(hun)合(he)陰(yin)、陽(yang)(yang)離(li)(li)子(zi)交換樹(shu)脂(zhi)(陰(yin)∶陽(yang)(yang)=2∶1)，每段4個膜對。淡室(shi)隔板(ban)：280mm×120mm×5 mm(聚(ju)氯乙烯硬板(ban)，四室(shi)無回路(lu)暗道(dao)式進出口為自制)；濃(nong)室(shi)隔板(ban)：280mm×120mm×5mm(橡膠(jiao)板(ban)，無回路(lu))；離(li)(li)子(zi)交換樹(shu)脂(zhi)：天(tian)津(jin)南開大學(xue)化工(gong)廠生(sheng)(sheng)產的001×7陽(yang)(yang)樹(shu)脂(zhi)和201×7陰(yin)樹(shu)脂(zhi)；離(li)(li)子(zi)交換膜：上海化工(gong)廠生(sheng)(sheng)產的3361-bw陽(yang)(yang)膜和3362-bw陰(yin)膜；電極：陽(yang)(yang)極采用(yong)鈦涂(tu)釕，陰(yin)極采用(yong)不銹鋼(gang)。

3　結果與分析

3.1　原水電導率(lv)對脫鹽效果的影響

在進水流量(liang)為(wei)120l/h時，改變原(yuan)(yuan)水電(dian)導率(lv)則得到出水電(dian)導率(lv)與原(yuan)(yuan)水電(dian)導率(lv)的關(guan)系曲線，結果見圖3。

由圖3可以看出(chu)，在相同的(de)(de)操作(zuo)電(dian)(dian)(dian)流下(xia)，隨(sui)著原(yuan)水(shui)(shui)電(dian)(dian)(dian)導率(lv)(lv)的(de)(de)增(zeng)加則edi出(chu)水(shui)(shui)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)導率(lv)(lv)也(ye)增(zeng)加。因為原(yuan)水(shui)(shui)電(dian)(dian)(dian)導率(lv)(lv)低則離(li)子的(de)(de)含量(liang)也(ye)低，同時(shi)低離(li)子濃度(du)使得在淡(dan)室(shi)中樹脂和膜的(de)(de)表面上(shang)形成的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)勢(shi)梯(ti)度(du)也(ye)大，這導致水(shui)(shui)的(de)(de)解離(li)程度(du)增(zeng)強，極限電(dian)(dian)(dian)流增(zeng)大，產(chan)生的(de)(de)h+和oh-的(de)(de)數量(liang)較多，使填充在淡(dan)室(shi)中的(de)(de)陰、陽離(li)子交(jiao)換(huan)樹脂的(de)(de)再生效果良(liang)好(hao)。

從(cong)圖3還可(ke)看出(chu)，在原(yuan)(yuan)水(shui)(shui)的(de)(de)電(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)(lv)為21.5μs/cm時，隨著(zhu)操(cao)作(zuo)(zuo)電(dian)流(liu)的(de)(de)增(zeng)大而edi出(chu)水(shui)(shui)的(de)(de)電(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)(lv)一(yi)直很小(0.1～0.05μs/cm)，這是因為原(yuan)(yuan)水(shui)(shui)電(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)(lv)越小則(ze)水(shui)(shui)解離(li)越劇烈，產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)h+和oh-也(ye)越多，樹(shu)脂(zhi)電(dian)再(zai)(zai)生(sheng)的(de)(de)效果就越好(hao)(使(shi)其保持良好(hao)的(de)(de)交(jiao)換性能)。當操(cao)作(zuo)(zuo)電(dian)流(liu)繼(ji)續(xu)(xu)升(sheng)高時，h+和oh-除(chu)用(yong)于(yu)(yu)再(zai)(zai)生(sheng)樹(shu)脂(zhi)外還用(yong)于(yu)(yu)負載電(dian)流(liu)，故淡室(shi)中的(de)(de)水(shui)(shui)解離(li)程度繼(ji)續(xu)(xu)增(zeng)大，使(shi)得(de)離(li)子(zi)交(jiao)換與(yu)樹(shu)脂(zhi)的(de)(de)再(zai)(zai)生(sheng)逐(zhu)(zhu)漸(jian)達到平(ping)衡，產(chan)(chan)水(shui)(shui)電(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)(lv)趨于(yu)(yu)穩定。因此，原(yuan)(yuan)水(shui)(shui)電(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)(lv)是影(ying)響(xiang)產(chan)(chan)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質的(de)(de)最重要因素之(zhi)一(yi)。當進水(shui)(shui)電(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)(lv)較高時，隨著(zhu)操(cao)作(zuo)(zuo)電(dian)流(liu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)其產(chan)(chan)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質有所下(xia)降。以原(yuan)(yuan)水(shui)(shui)電(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)(lv)為100μs/cm時的(de)(de)曲線為例(li)，當操(cao)作(zuo)(zuo)電(dian)流(liu)從(cong)0逐(zhu)(zhu)漸(jian)增(zeng)加(jia)到5a時edi出(chu)水(shui)(shui)的(de)(de)電(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)(lv)從(cong)0.17μs/cm 上升(sheng)到0.5μs/cm左右(水(shui)(shui)質有所下(xia)降)，其原(yuan)(yuan)因是在高鹽度下(xia)濃差極化(hua)較小、水(shui)(shui)解離(li)作(zuo)(zuo)用(yong)弱，樹(shu)脂(zhi)幾(ji)乎沒有獲得(de)再(zai)(zai)生(sheng)，此時離(li)子(zi)交(jiao)換起了主(zhu)要作(zuo)(zuo)用(yong)，短時間內樹(shu)脂(zhi)就被鹽離(li)子(zi)所飽(bao)和，而這時樹(shu)脂(zhi)主(zhu)要起到增(zeng)強離(li)子(zi)遷移的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)。

從圖(tu)中還可知，無論(lun)進水(shui)(shui)含鹽量高或低(di)，二級五段的(de)edi設備(bei)對其都有很好(hao)的(de)脫鹽效果(脫鹽率(lv)＞99%)，出水(shui)(shui)的(de)電導率(lv)能夠達到高純水(shui)(shui)標準(電導率(lv)＜1μs/cm)。

3.2　流量對產水水質(zhi)的影響(xiang)

當原水(shui)流(liu)量分別為60、80、100及120l/h時，edi出水(shui)的電(dian)導率(lv)隨(sui)操作電(dian)流(liu)的變化見圖(tu)4。

由圖4可以(yi)看出(chu)，不同(tong)進水(shui)流(liu)量(liang)時edi出(chu)水(shui)的(de)電(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率(lv)隨(sui)操作電(dian)(dian)(dian)流(liu)變化很(hen)(hen)小(xiao)，這是因為在電(dian)(dian)(dian)路(lu)上(shang)，淡(dan)室中的(de)溶液(ye)相(xiang)與樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)相(xiang)是并聯(lian)關系，由于所(suo)填充的(de)離(li)子(zi)交換(huan)樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)的(de)導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)能力遠高于電(dian)(dian)(dian)滲析產水(shui)，因此樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)相(xiang)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)成為淡(dan)室電(dian)(dian)(dian)阻(zu)大小(xiao)的(de)決定因素。離(li)子(zi)傳(chuan)輸主要通過(guo)樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)相(xiang)進行，而在一(yi)定的(de)淡(dan)水(shui)流(liu)量(liang)范圍內流(liu)量(liang)對樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)相(xiang)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)影(ying)響很(hen)(hen)小(xiao)，故膜(mo)堆(dui)總電(dian)(dian)(dian)流(liu)不發(fa)生明顯變化，產水(shui)電(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率(lv)變化也很(hen)(hen)小(xiao)，因此進水(shui)流(liu)量(liang)對水(shui)解離(li)程度的(de)影(ying)響很(hen)(hen)小(xiao)。

3.3　操作(zuo)電壓對產(chan)水(shui)水(shui)質的影響

當原水(shui)(shui)電導(dao)率為(wei)21.5μs/cm、流量為(wei)120l/h時edi出水(shui)(shui)電導(dao)率與(yu)操作(zuo)電壓的關系如圖(tu)5所示。

由圖5可知，edi出(chu)(chu)(chu)水(shui)水(shui)質與操(cao)作(zuo)(zuo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)密(mi)切相關(guan)。操(cao)作(zuo)(zuo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)過(guo)小(xiao)則不足以在純水(shui)排出(chu)(chu)(chu)之前將(jiang)離(li)子(zi)(zi)從(cong)淡室(shi)移(yi)出(chu)(chu)(chu)，電(dian)(dian)(dian)滲析(xi)過(guo)程(cheng)和(he)樹(shu)脂電(dian)(dian)(dian)再(zai)生過(guo)程(cheng)都(dou)比較微弱，此時主要進(jin)行的是離(li)子(zi)(zi)交換(huan)過(guo)程(cheng)。隨著(zhu)操(cao)作(zuo)(zuo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)的增大(da)則水(shui)解離(li)程(cheng)度增大(da)、樹(shu)脂的再(zai)生效果好，使得淡水(shui)的電(dian)(dian)(dian)導(dao)率下(xia)降(jiang)，當(dang)操(cao)作(zuo)(zuo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)增加到一(yi)(yi)定程(cheng)度時離(li)子(zi)(zi)交換(huan)過(guo)程(cheng)與樹(shu)脂的再(zai)生過(guo)程(cheng)達到了平(ping)衡(heng)，產水(shui)電(dian)(dian)(dian)導(dao)率進(jin)一(yi)(yi)步下(xia)降(jiang)并趨于穩定。但操(cao)作(zuo)(zuo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)過(guo)大(da)將(jiang)引起過(guo)量的水(shui)電(dian)(dian)(dian)離(li)和(he)離(li)子(zi)(zi)反擴散而降(jiang)低產水(shui)水(shui)質。所以，建議edi在適當(dang)的電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)下(xia)運行。

4　結語

提高(gao)(gao)edi膜堆(dui)的(de)操(cao)作電壓可(ke)得到高(gao)(gao)質量的(de)純水，但從提高(gao)(gao)膜堆(dui)電流效率(lv)(lv)的(de)角度出發則操(cao)作電壓不宜太高(gao)(gao)；edi膜堆(dui)進(jin)水電導率(lv)(lv)越(yue)低(di)(di)(即預處(chu)理效果好(hao)(hao))則edi產(chan)水的(de)電導率(lv)(lv)越(yue)低(di)(di)，產(chan)水水質越(yue)好(hao)(hao)；另外適當(dang)增加進(jin)水流量即增加隔室流速可(ke)提高(gao)(gao)產(chan)水水質。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章