影响EDI脱盐效果的因素很多,如进水电导率、硬度、CO2等水质因素,以及膜堆电流、膜堆电压、浓水电导率、淡水流量、浓水流量等。
(1) 原水电导率对脱盐效果的影响。
在相同的操作电流下,随着原水电导率的增加,EDI装置出水的电导率也增加。因为原水电导率则离子的含量也低,同时低离子浓度使得在淡室中树脂和膜的表面上形成的电势梯度也大,这导致水的解离程度增强,极限电流增大,产生的H和OH-的数量较多,使填充在谈室中的阴、用离子交换树脂的再生效果良好。
在原水电导率不变的情况下,随着操作电流的增大面EDI出水电导率就会很小,这是因为原水电导率越小则水解离越剧烈,产出的H+和OH-也越多,除用了再生树脂外还用于负载电流,故淡室中的水解离程度继续增大状态,使得离子交换与树脂的再生逐渐达到平衡,产水电导率趋于稳定。因此,原水电导率是影响产水水质的最重要因素之一。当进水电导率较高时,随着操作电流的增加其产水水质有所下降。
(2)硬度。EDI模块对进水水质的要求大多数仅容许总硬度约为1mg/L(以CaCO3计),在某些情况下还推荐硬度低于0.1mg/L (以.CaCO3计).这样高的要求是由于离子交换树脂的电化学再生产生水的解离,这也可能导致pH值局部升高,从而产生比主体溶液发生结垢可能性更大的区域(如接近离子交换膜表面处)。
满足EDI系统给水硬度极限的系统组合主要有四种:软化+RO+ EDI;阻垢剂+RO+软化+EDI;阻垢剂+RO+EDI;阻垢剂+RO+RO+EDI。采用何种组合与原水硬度和TDS等因素有关,甚至与污泥密度指数有关。
虽然仅用RO系统(以阻垢剂预处理代替软化)可制得硬度小于1mg/L (以CaCO3计)的稳态渗透水,但要求设计适宜的系统来保证产品水硬度不超过该浓度。例如,大多数锅炉补给水系统都按间断方式运行,仅在去离子水储存箱需供水时运转。当RO系统从备用状态转为启动时,起始残留下来的RO渗透水可能比RO给水更差(因为在盐浓度很低时有少量渗透水水流存在,且浓度梯度使盐分在参透水水流停止后继续通过RO膜扩散),前几分钟的RO渗透水可能不符合对EDI系统给水规范规定的要求。但这一结果对给水中大多数离子组分都是相似的,甚至对总有机碳(TOC)多半也如此。一般情况下,RO渗透水约经2min后才接近稳态,虽然这种水的体积比较小,但是将这部分水送人EDI系统,不如往人排水沟或返回RO人口。另一个替代办法是在RO系统停止运行以前,用除盐水冲洗R0系统。目前RO程序控制器可以实现RO的初期1~2min的排水,在运行结束时同样排除上2min的浓水。在某些情况下,RO系统稳态渗透水的硬度不符合膜堆给水规范的要求,可在RO和EDI之间设置离子交换软水器,这样可以使软水器的尺寸减小很多(因为RO渗透水量通常为RO给水量的75%),而且再生频率将比RO前使用软水器时更低,并将渗透水的硬度除至极低水平。
(3)二氧化碳。影响EDI运行的另一个重要问题是给水中CO2的存在。任何气态形式的CO2不能被RO膜去除,而以离子负载的形式传给下游的EDI系统。对于某些EDI装置来说,EDI给水中CO2浓度达10mg/L,可能就足以使系统产品水水质达不到高纯水规范规定的要求。因此,RO-EDI系统可使用分离设备来除去CO2。最常用的方法有通风脱气与膜脱气,或增大RO之前水的pH值,使CO2转变为能被RO除去的碳酸盐。一般在一级RO系统产品水中或二级RO进水通路间使用加减法。因为EDI系统排水的盐浓度约为RO原水的1/5~1/2,所以通常将EDI的排水送至RO人口再循环。在没有脱气或pH值调节的情况下,EDI浓水的再循环而导致EDI给水中CO2的浓度会增高到3倍,并对EDI产品水的水质有重大影响。在大多数情况下。如果没有去除CO2的工艺流程,这种浓水循环法是不实用的。
(4) 氧化剂。氧化剂,如游离氯、臭氧和过氧化氢,能不可逆地损坏EDI装置中的离子交换树脂和离子交换膜,氧化反应会破坏阳离子交换树脂和阴离子交换树脂中的交联键,使交换功能降低。这样导致去除弱解离盐类性能变差和树脂物理破坏,从而通过树脂填充室的压降增大(或流量减少)。
去除生产用水系统中的氯主要有两种方法:粒状活性炭床过滤或注人还原剂(如亚硫酸钠或硫酸氢钠)。虽然使用活性炭花费较多,但通常都优先选择它,因为活性炭脱氯过程更可靠。如果出现穿透,相对比较缓慢,通常穿透现象应在EDI系统严重损坏以前就能检测出。
化学脱氯能达到氯的完全还原,但剂量不足应立即增加投加量:还原剂剂量不足,会导致氧化:剂量过多,会严重生物污染RO系统。因此,要寻找到合适的药剂注人量,一般实践中使用氧化还原电位(ORP) 检测器或剩余亚硫酸盐监测器作为还原剂剂量控制系统的一部分。
(5)温度。温度对EDI装置的性能有重要的影响。随着给水温度降低,反应动力学和扩散速度变得缓慢,而ED1膜堆的电阻增大,使所需电压增大,也许使性能变差。因此,为达到额定性能技术规范,大多数EDI制造厂商都推荐了最低温度。大多数EDI装置同样也有最高工作温度,这通常由制造流水室所用材科(塑料或高弹体)决定。虽然最高工作温度随制造厂商而异,但是通常在35~45C的范围内。因此,EDI膜堆制造商般规定进水温度5~45C之间。
(6)水的回收率。大多数ED)系统水的回收率通常为90%~95%。水的回收率受许多因素影响其中主要限制于难溶盐类的浓度。在EDI装置中最普通类型的水垢主要由CaCO3或SiO2组成。因此,所容许的给水中这些杂质浓度的最大值可能与回收率有关。
(7)总有机碳。由于有机分子会污染离子交换树脂和交换膜,大多数EDI膜堆制造商都限定给水中TOC小于0.5mg/L。这一规范是根据多年的行业经验得出的。由于TOC不是专门分析得出,所以设定其绝对值十分困难。在一般情况下,RO预处理除去大部分有机分子,使TOC降低至0.5mg/L以下水平。
(8)流量对产水水质的影响。不同进水流量时EDI出水的电导率随操作电流变化很小,这是因为在电路上,淡室中的溶液相与树脂相是并联关系,由于所填充的离子交换树脂的导电能力远高于电掺析产水,因此树脂相电阻成为淡室电阻大小的决定因素。离子传输主要通过树脂相进行,而在一定的淡水流量范围内流量对树脂相电阻影响很小,故膜堆总电流不发生明显变化,产水电导率变化也很小,因此进水流量对水解离程度的影响很小。
(9)EDI出水水质与操作电压密切相关。操作电压过小则不足以在纯水排出之前将离子从淡室移出,电滲析过程和树脂电再生过程都比较微弱,此时主要进行的是离子交换过程。随着操作电压的增大则水解离程度增大、树脂的再生效果好,使得淡水的电导率下降, 当操作电压增加到定程度时离子交换过程与树脂的再生过程达到了平衡,产水电导率进一步下降并趋于稳定。但操作电压过大将引起过量的水电离和离子反扩散而降低产水水质。所以建议EDI在适当的电压下运行。
(10)电极气体。由于EDI装置在低电流密度下工作,所形成的气体的量少。在25℃、1am的标准状态下,1A电流所产生的气体量近似为11mL/min(7.5mL/minH2和3. 7mL/min O2)这些气体被工作时电极表面上的极水所除去。工业用装置利用逆流或顺流洗涤将水流过极水室,这两种方式都能有效地去除气体。在一些装置中,将小股水流送至电极,用后排放或回收作他用。在另外一些装置中,极水与膜堆内浓水相连,这种情况下应在浓水再循环前设法通风排气。
(11)生物污垢。EDI生物污垢通常出现在隔网型浓水隔板的表面上,即电场外边(极水室上方进口截面和极水室下方的出口截面)。在EDI装置填充树脂的淡水室中,很难看到生物膜,在进出树脂室的开口流道中也看不到生物污垢。这些观测结果暗示:①电场抑制生物滋长;②隔网型流道隔板的几何条件与开口流道相比,更易感受到生物滋长。另外,浓水再循环可能有助于生物结污,这与RO系统采用排水再循环易产生生物污垢道理相似,而在浓水直排运行的EDI系统中遇到的生物污垢问题较少。
———END———
限 时 特 惠: 本站每日持续更新海量各大内部创业教程,永久会员只需99元,全站资源免费下载 点击查看详情
站 长 微 信: hs105011
评论(1)