连续电去离子装置实用性分析讨论(一)

　　制备超纯水和纯水的任何一种脱盐处理系统,一般都配有混床用它作为最后对水质把关的精加工设备.许多论证表明, 连续电去离子装置工艺性能佳.由于采用EDI,不需用化学药剂再生,可无人值守,连续出水,所以连续电去离子装置适于用来制备超纯水和纯水.

　　所谓超纯水是指将水质中电解质几乎完全除去,又将水中不离解的胶体物质、气体及有机物均去除至很低程度的水.超纯水中的剩余含盐量应在0.1mg/L以下,在25℃时水的电导率应小于0.1μS/cm.所谓纯水是指将水中易去除的强电解质去除,又将水中难以去除的硅酸及二氧化碳等弱电解质去除至一定程度的水.纯水中剩余含盐量应在0.1mg/L以下,在25℃时水的电导率应为0.1～1μS/cm.纯水又称去离子水,或深度脱盐水.

　　连续电去离子装置进水含盐量很低,已比一般电渗析处理后的水低得多,因此,要讨论其用于低含盐量时的工况,最初可忽略电渗析过程,只考虑离子交换作用.结果,在EDI投运不久,淡水室内的树脂层就出现离子交换层谱.这一层谱,自上而下,对阳离子,是Fe3+、Ca2+(含Mg2+)和Na+失效层,Na++H+的工作层,以及H+保护层;对阴离子,则是SO42-、Cl-和HCO3-(含HSiO3-)失效层,以及OH-保护层.

　　如果淡水室内所形成的这种离子交换层谱能稳定下来,这种离子交换层谱不出现明显的变化(层谱伸长或收缩),这就表明进入淡水室内的一股欲处理水,当它从淡水室失效层顶部流到工作层底部时,其中所含的离子都已沿着流程不断地从淡水室迁移至浓水室了.因为,这时失效层中树脂本身已饱和,不可能再参与离子交换,欲处理水中的离子,在通过失效树脂层时不被吸附住,而是受直流电场的作用发生电渗析横向迁移,待到达工作底部,全部离子已迁移出淡水室.此时要注意到,在电场的作用下,树脂不断地进行着离子解吸和离子吸附,无论是纵向离子交换,还是横向电渗析迁移,都是一个动平衡过程,不断有离子进入和离子流出,进行着离子交换.

　　欲处理水流过工作层以后,水中电解质离子已全部除去,得到了高质量的超纯水或纯水.工作层下方的保护层,起保护出水水质的作用.用它保障由于某种原因偶尔有离子穿入保护层时能将它们截留住,不发生离子穿透现象.在稳定工况下,在失效层和工作层中都不应发生明显的树脂自再生作用.由于这些层中水溶液内离子浓度相对较高,在水溶液和颗粒表面或膜之间界面上也不容易发生浓差极化,所以不容易发生水电离,从而树脂的自再生也不明显.只有在保护层中,水内电解质离子极少,易发生浓差极化,才会使水电离产生H+和OH-离子,从而使得保护层中的树脂保持H型和OH型.

　　如果从稳定工况转入不稳定工况,如进入连续电去离子装置的淡水室中电解质离子减少时,则离子交换层谱中的失效层和工作层收缩,空出来的原有工作层具备使水电离的条件,实现树脂的自再生,使该层转化为保护层.一旦工作层向下移至保护层消失时,会出现电解质离子穿透,水质恶化.这说明进入淡水室中电解质离子过多,已超出该EDI设备的工作能力.