EDI技术介绍-仝志明

ElectrodeionizationElectro-de-ionization欧美塞尔(北京)膜技术有限公司仝志明

EDI－Electrodeionization

意为“电去离子”是一种不耗酸、碱而制取纯水的新技术，俗称“电混床”、“填充床电渗析”什么是EDI？EDI的工作原理点击观看动画弱电解质的脱除连续运行，无需酸碱OMEXELLTMEDI

纯水制备流程umA过滤对象分子量0.001100.011000.110001.01041010510010001061071002005,00020,000100,000500,000金属离子蔗糖去除方法乳化油病毒胶体硅细菌灰尘碳黑颜料色素酵母沙粒花粉反渗透超滤微滤一般过滤过滤谱图腐殖酸醇、酚、芳烃EDIMBR阳/阴床混床纯水传统工艺消耗大量酸、碱污染环境反渗透纯水现代工艺仍需酸、碱消耗污染环境原水预处理反渗透EDI纯水最新工艺无需酸、碱污染环境原水预处理原水预处理混床纯水制备工艺的演变EDI的工作原理纯水中盐离子在树脂中的迁移速率比水中高2－3个数量级树脂的存在加速了离子迁移，改善了膜面的极化现象离子迁移、水电解、树脂再生同时发生

通过EDI能够获得高达18MΩ۰cm的纯水。纯水制备中的能量转换

EDI的发展历史60年代开始EDI理论研究、设计和开发。1987年第一台产品化的EDI问世。1998年，全球有1300套EDI工业装置在运行。1995~2000年，伴随电子行业的发展而迅速发展、成熟。1998－2005年，在制取锅炉给水中的应用中高速增长。EDI高速发展的原因首先是日益增长的环保压力

采用反渗透作为预脱盐技术专营树脂再生的公司产生，避免在工厂储存酸碱和排放废液使用EDI技术，彻底解决废液排放的问题其次是EDI自身具有的性能优势

可连续、稳定地生产高品质纯水，无需因树脂再生而停机无污染物排放，既节能、环保，又省去了废液处理的投资设备结构紧凑，占地面积小，节省空间出厂完成装置调试，现场工作量小，上岗培训容易日常保养、运行操作简单，劳动强度低EDI的优点——

与混床的比较

以100t/hr产水量计系统流程及流量平衡RO–DI流程RO–OMEXELLTMEDI流程Q=142m3/hQ=106m3/hQ=6m3/hQ=135m3/hQ=105m3/hQ=5m3/h预处理Q=100m3/h预处理RO混床ROEDIQ=100m3/h节约除盐水自耗！混床工艺系统设备数量罗茨风机1台控制系统1套仪表1套卸酸碱泵2台酸碱系统管阀1套中和泵2台中和系统1套中和池1台酸碱间地沟防腐中和风机1台设备简单！设备数量EDI组件44只浓水循环泵1台计量泵1台控制柜1套撬装EDI工艺系统设备数量D2000混床2台气动阀组2套阴阳离子交换树脂10m3捕捉器2台再生泵1台计量槽2台高低位酸贮槽20m32台高低位碱贮槽20m32台喷射器2台酸吸收器1台投资相当!运行费用低!占地面积小!施工周期短!EDI占地仅仅36m2，高2.5m混床35m2，高5m酸碱储槽70m2再生间36m2中和池60m2混床系统占地环保，无污染!运行管理简便全球主要EDI供应商

OMEXELL E-cell

Ionpure ……Omexell，卷式EDI摹仿反渗透的卷式结构。膜块化设计；带有浓水循环和加盐系统；可以更换树脂和膜芯。卷式全球主要EDI供应商E-cell,隶属于GE摹仿电渗析结构，板框式。膜块化设计；带有浓水循环和加盐系统。Ionpure，隶属于USFilter,Siemens摹仿电渗析结构，板框式。膜块化设计；浓水室加树脂来替代加盐。板框式结构其它EDIElectropure,美国，板框式Septron，卷式EDI,隶属于Christ，瑞士Canpure，中国东大，中国……

2000 2003清华大学微电子所电子超纯水系统中率先使用EDI技术，E-cell进水中国EDI技术首次在锅炉给水系统中应用（济南金鸡岭热电厂产水150t/h系统）。EDI首次在中国30万千万以上机组的亚临界锅炉给水系统中应用，山西古交电厂。1999近5年来EDI在中国的发展EDI在各个行业的应用

产水水质满足用户要求：

医药用水（蒸馏水机进水）：电阻率≥2MΩ·cm

中压锅炉补给水：电阻率≥0.2MΩ·cm，SiO2b<100ppb

高压及临界锅炉补给水：电阻率≥5MΩ·cm，SiO2b<20ppb

化工、钢铁工艺用水：电阻率≥0.1~3MΩ·cm，SiO2b<20ppb良好的进水适应性：设备投资经济；元件易于维护，更换成本低。适合市场需求的EDI产品特征EDI的发展趋势电子超纯水电力、化工医药高纯水高的产水电阻率较高进水水质（两级RO）对成本关注程度较低产水电阻率要求相对较低较低进水水质（一级RO）非常关注投资及运行成本！行业要求、成本的关注促进了市场对EDI技术的认可EDI的工艺设计OMEXELLTMEDI与叠片式EDI比较项

目单

位TEA（包括CO2）ppm(CaCOPH硬度CO2ppmSiO2ppmTOCppm余氯ppmFe、Mn、H2Sppm油或油脂ppmEDI3)≤

256.0~9.0浓水LSI≤

-2.0≤

3≤0.5≤

0.5≤

0.05≤

0.1未检出EDI——进水水质指标硬度弱电介质——碳酸；有机污染物其它注：TEA–总阴离子浓度（CaCO3计）。OMEXELLTMEDI与叠片式EDI比较EDI——进水水质指标硬度硬度主要影响结垢；在产水端，浓水侧的阴膜界面，发生结垢；和碳酸的含量密不可分；结垢后元件电阻增加，及时酸洗可恢复。Ca2+HCO3-OH-浓水工艺选择：RO进水软化——费用高；RO产水软化——存在二次污染；二级RO——投资较高。阳膜阴膜弱电解质——碳酸碳酸的去除难度比强电解质高；碳酸含量对EDI产水电阻率影响很大；碳酸竞争性地影响EDI对硅的脱除不会造成不可逆的污染。碳酸的影响：总无机碳含量增加，产水电阻率下降。pH＝8.5FeedTIC，ppmProductresistivity，MΩ.cm

I＝6AI＝4AI＝2A3.617.514-156.52.41817.916.51.21817.9-18.0517.8-18.1碳酸的影响：总无机碳含量一定，pH增加，产水电阻率提高；或者说，HCO3-形态比H2CO3形态容易去除。进水电导率24S/cm，进水TIC＝3.6ppm有机物：微生物繁殖；RO产水中的有机物、软化、脱碳过程中产生的二次污染；表现为产水水质持续下降，性能难以恢复；经检查，树脂受到严重污染，交换容量大幅下降。更换树脂后恢复。其它：EDI在RO后面使用；经过阳、阴床处理后的原水，尽管电导率很低，但仍不建议使用EDI。（离子以外的杂质污染）尽管EDI进水为RO产水，甚至二级RO的产水，但是仍不能避免3种因素对于EDI的负面影响：1）RO产水中存在微量有机物（通常为50－500ppb），逐渐被阴树脂吸附、积累，造成阴树脂性能下降；且不能通过清洗恢复；阳膜阳膜阴膜阴膜阳极阴极+-++--阴树脂阳树脂2）RO和EDI之间引入的二次污染。通常包括，软化器（盐及树脂）、脱碳塔（不洁空气）、水箱（溶出物、微生物）；3）树脂本身活性官能团逐渐降解，当氧化剂存在时将加速该降解过程。以上3个因素会造成不可恢复性的衰减，不同于EDI进水中硬度、CO2等指标的影响。有机物造成树脂性能衰减1）EDI性能衰减几乎全部是由于阴树脂性能下降引起。很多系统的EDI在1－2年内就难以为继，尽管供应商声称可以保障3年或者5年，但实际情况并非如此。该现象在单级反渗透后比较普遍，而在二级RO后也有发生；2）EDI最初在电子超纯水系统中应用时，水量较小、水箱、管道均采用洁净材料，且流程中多处使用紫外杀菌，因此这种情况不突出。但在电厂使用中，行业特点使得这些控制有机物和微生物的措施均难以实施，这给系统带来隐患。3）一旦EDI性能发生不可逆的衰减，简单更换树脂就能恢复。而化学清洗等努力被证明是无效的。如果整个膜块更换，对于产品供应商和工程公司来说都是无法承受的。有机物造成树脂性能衰减从EDI中卸出的被污染阴树脂新的阴树脂被污染阴树脂在体视显微镜下的相貌。交换容量经测定只有新树脂的1/3。要想保持树脂性能3－5年，在工艺设计和运行维护中要格外细致。被污染后颜色加深的阴树脂新的阴树脂阴树脂污染后，颜色明显加深。阴树脂在运行后存在污染问题，颜色加深。http:///index.html被污染后颜色加深的阴树脂可更换树脂的特点十分重要打开元件端盖和膜芯端头的多孔板，树脂就可以用水流冲出。一旦发生树脂的不可逆污染，更换树脂就可以解决问题，且花费极少。外壳膜芯树脂ROEDINaOH软化RONaOHEDIROROEDINaOH高投资小系统低含盐常见的工艺流程：ROEDIROEDI其它的工艺流程：软化脱碳软化器二次污染空气二次污染；CO2去除不充分RO脱气膜EDIHClNaOH采用效率更高、更清洁的脱气膜。工艺冷凝液EDI阳床EDI其它用途：????胶体、颗粒…阴床总结：1.EDI对于弱电解质脱除作用有限，因此应合理设计前处理工艺；2.原水含盐量在300mg/L以下时，可以考虑单级反渗透作为前处理，但需要特别留意硅的指标要求。有时电阻率能够满足要求，但硅的指标不能可靠达到；3.大型机组往往需要采用双级RO加EDI的流程，以增强可靠性；1.EDI中的阴树脂很容易被污染、氧化，从而导致性能不可恢复地衰减；2.中间水箱的防腐、微生物繁殖；EDI前软化器的使用；鼓风脱碳带入的空气污染；3.RO进水氧化剂超标，导致RO膜和EDI树脂均遭破坏；4.可以方便更换树脂可以增强抗击风险的能力。EDI的运行EDI对进水硬度等要求高，需要软化或者双级反渗透；EDI对弱电解质脱除能力不足，往往需要利用双级反渗透来脱除碱度，以提高对硅等更弱电解质的脱除；树脂容易受到污染或者性能降解，元件寿命较短；一旦树脂性能下降，整个更换元件代价很高。EDI技术的局限性针对市场更大的工业高纯水（锅炉补给水、制药等）系统；特点：水量大，水质要求相对较低（>5MOhm-cm，SiO2<20ppb）投资低——短流程，“单级反渗透＋EDI”最好能够满足；EDI进水水质放宽（硬度、碱度、有机污染物）EDI脱除弱电解质性能提高新一代EDI的市场定位1.树脂、膜芯可以方便更换——规避树脂被破坏的经济风险；2.通过内部调整pH和电流密度，增强弱电解质的脱除能力。新一代EDI的技术方向OMEXELL316的原理OMEXELL316的原理沿着流程方向电流密度变化OMEXELL316的原理沿着流程方向可调控pHpH升高OMEXELL316的性能B4为OMEXELl316型EDI；E为其它品牌EDIOMEXELL316的性能卷式结构——利与弊卷式结构——离子膜装填面积大，两个电极之间距离近，元件电压很低，比板框式结构低50－80％；不均匀的电场一定程度上削弱了这个优点，但仍然表现低电耗。卷式结构——吨水电耗低40％以上。通常情况下，每只元件每年少耗电1000－2000kW，在元件寿命期可节约2500－5000元人民币电费。EDI的废物排放与安全1）水回收率90％——95％；2）阴极有氢气释放；3）阳极有氯气释放，阳极水中余氯含量通常1-3ppm；氢气还原电极电势越高的物质，其氧化态在阴极上越易被还原。阴极主要发生H+的还原反应：

氢气氢气的物质的量可根据法拉第定律进行计算：I——电流强度，A；t——时间，S；n——以摩尔表示的物质的量；Z——计量系数，对氢气和氧气而言均为2；F——法拉第常数，96484.6C·mol-。氢气当EDI运行电流为3A时，根据上式，阴极每小时产生的气体的物质的量为5.6×10-2mol/Hour。组件阴极产生的都是氢气；每摩尔气体在标准状态下的体积为22.4L/mol，因此每支组件产生的氢气体积为1.2544L/Hour。氢气的爆炸极限为4.0％～75.6％。若按200t/hr的EDI系统计算，需要3134L/Hour以上的新风即可安全。厂房的换风系数为0.5。安全系数极高。EDI工程应用实例1.大唐高井电厂，循环水排污水回用于锅炉补给水工程系统产水规模150m3/hMMF高压锅炉用水循环排污水浓水外排1级ROUFEDI2级RO脱碳器浓水浓水电力系统第一个投运的循环水排污水回用工程高井电厂超滤系统火电厂循环水排污水回用第一套全膜工艺（超滤－RO－RO－EDI）

用户名称：大唐北京高井电厂

规模：45m3/h（一期），150m3/h（二期）

投运时间：2003年8月，2004年10月电厂循环水补充水为永定河河水；循环水排污水浊度10－20NTU，COD-Mn约10ppm，电导率1600S/cm；全硅2.6-8.6ppm。经‘预过滤－超滤－反渗透’后作为循环水补水，部分经EDI处理后作为锅炉补给水；高井电厂RO-EDI系统产水二氧化硅含量高井：现场1.2-5g/L（电阻率14—16M-cm）

产水满足高压锅炉补给水要求山西古交电厂2x300MW机组亚临界锅炉MMF+UF+RO+RO+EDI2005年10月投运，产水量120t/hr。该项目是我国第一个30万千瓦以上机组的全膜法工程，自此EDI开始进入我国电力系统。山西古交电厂－原水为黄河水，含盐量约700ppm；胶体硅含量49.6ppm，溶解硅7.17ppm超滤－两级反渗透－EDI工艺，在第二级反渗透进水加碱。亚临界锅炉补给水。EDI产水电阻率大于17M-cmEDI产水全硅1.0-2.0ppb山西兆光电厂2x300MW机组亚临界锅炉2005年6月投运，产水量100t/hr。EDI产水电阻率大于17M-cm进水pH7.5EDI产水全硅5.0-6.0ppb原水为地下水，电导率1400S/cm,可溶硅3.2ppm；两级反渗透－EDI工艺，在第二级反渗透进水加碱。亚临界锅炉补给水。徐州华美电厂－膜处理对硅的去除原水：地表水原水电导：1300S/cm工艺：河水—混凝澄清－自清洗－超滤－双级RO－EDI规模：2x50t/hrEDI产水电阻率：>16.5M-cmEDI产水全硅6.0-7.0ppb某热电有限公司180m3/h锅炉补给水系统原水水源： 地表水（水库水）掺混地下水系统水量： 最终产水180t/h，超滤280t/h(4用1备)投运时间： 2002年9月产水要求： >5Mcm；SiO2<20ppb

RO膜OMEXELLTMEDIOMEXELLTMSFP超滤脱盐水200立方米/小时180立方米/小时280立方米/小时地表水地下水青岛恒源热电有限公司180m3/h锅炉补给水——超滤及反渗透系统全膜法工艺，厂房高度仅需4m。青岛恒源热电有限公司180m3/h锅炉补给水——

OMEXELLTMEDI系统某热电有限公司180m3/h锅炉补给水系统地表水水质项目指标项目指标全固形物250mg/LCa2+35mg/L电导率326μs/cmMg2+7.9mg/L悬浮物26.8mg/LNa+37mg/L耗氧量12.0mg/LCl-60mg/L活SiO24.9mg/LSO42-54mg/L游离CO28.8mg/LNO3-6.6mg/LpH7.