EDI工程手册中文

/包含OEM客户对Electropure的XL系列连续电除盐产品的成功的安装、操作和维护信息Containsinformationforthesuccessfulinstallation,operation,andmaintenanceofElectropure’s“XL”ElectrodeionizationproductsbyanOEMcustomer.工程手册:工程手册:版本V2.7校正日期:2007年5月Manual:Version2.7.0Updated:May2007照片:XL-500R伊乐科环保科技(上海)有限公司ElectropureEnvironmentalTechnology(Shanghai)Co.,Ltd.网址：Website：,全球分布和联系方式日本AMPIonex/MihameToranomon日本AMPIonex/MihameToranomonMinato-Ku1-2-8ToranomonTokyo,Japan+81.3.4570.3819+81.3.4570.3806fax韩国Innomeditech,Inc.韩国Innomeditech,Inc.4FHawooBldg,552-7,Dogok1-Dong,Gangnam-Gu,Seoul,Korea135-858+82.2.578.8827+82.2.578.8828fax中国中国伊乐科环保科技(上海)有限公司上海市普陀区真北路988号7号楼117室Tel:,61526137Fax:印度印度EvergreenTechnologies,Pvt.,Ltd.3-DMakerBhavan-218NewMarineLines,Mumbai,+91.22.2201.2461+91.22.2201.0024fax总公司/美国总公司/美国HeadquartersSnowpure,LLC.130CalleIglesiaSanClemente,CA92672USA+1.949.240.2188+1.949..240.2184faxE-mail:目录全球分布和联系方式2目录表3第1章：ElectropureEDI技术6ElectropureEDI概述比传统离子交换DI优越之处电去离子（EDI）工艺ElectropureEDI技术总述图1：ElectropureEDI工艺原理示意图ElectropureEDI工艺详细描述各种离子去除特性污染物的影响术语表ElectropureEDI的知识产权EDI技术总结第2章：产品描述和产品指南13产品应用和纯度特性EDI产品指南：“ELECTROPURETM的XL系列产品”模块的重新组合第3章：常规操作、条件和特性16标准操作和测试条件定义运行进水特性EDI模块的电力成本直流电源供给要求第4章：工艺变量的影响18所加电压最佳电压产水质量与电压关系电流与进水电导率的关系稳定工作状态离子特性离子大小离子电荷树脂对离子选择性系数容易去除的离子（Na+、Cl-、Ca2+、H+、OH-）大直径、带弱电的离子(CO2、硅、硼酸)温度压力降与温度的关系模块电阻和温度的关系产水品质和温度的关系（操作条件的再优化）电阻率表的温度校验流量压力降与流量的关系图2：XL系列产品的压力降出水口压力对产水品质和内部泄露的影响进水电导率产水质量（在设计值和最大流量情况下）第5章：水的品质优化24基本原理电压驱动力电流强度离子平衡和pH值“离子前沿”区域的影响第6章：系统设计方案与安全保障26ElectropureEDI预处理理念EDI系统的保护与控制一个最佳EDI系统的构成描述一个EDI模块的P&ID设计图3：一个简单EDI系统的P&ID设计图多个模块设计带有二级RO系统的设计安装说明第7章：XL系列EDI模块清洗和维护34进水盐/硬度沉淀离子交换树脂(TOC有机污染)颗粒污染电源和再生电极连接器螺栓外部清洗第8章：解决问题和故障排除36第9章：辅助设备和备选项37第10章：Electropure的XL系列模块图纸38图4：模块外形图和尺寸图5：装配参考图图6：配管方案第11章：Electropure公司的质量保证条款41第12章：Electropure公司的条款和条件42第13章：安全性43电气安全电化学安全第14章：附录44附录#1：酸的清洗程序/在浓水室中的结垢附录#2：树脂清洗程序/进水侧有机物/产水端附录#3：重新调整XL系列螺栓扭矩图7：力矩顺序附录#4：模块消毒程序附录#5：模块再生程序附录#6：ElectropureEDI模块的数据表格形式附录#7：EDI能源消耗和电力成本附录#8：通过反渗透（RO）和电去离子（EDI）技术去除二氧化硅附录#9：EDI模块预防冰冻程序附录＃10：ElectropureEDI模块材料符合（FDA）美国食品和药物管理局标准附录#11：RO预处理中CO2的连续控制第1章：ElectropureEDI技术ElectropureEDI概述采用Electropure公司的专利产品--电去离子设备（EDI设备）可以满足日益增长的对高纯水的需求。Electropure，从前的HOH水技术公司，在20世纪80年代一直是EDI技术的带头人。发布于1984年的O’Hare专利奠定了EDI技术的基础。EDI工艺系统代替传统的DI混合树脂床来制造去离子水。与DI树脂不同的是，EDI在更换树脂床或使用化学试剂进行树脂再生时并不需要关闭系统。正因为如此，EDI：水质不稳定因素减少到最少最少的运行成本EDI主要是从与反渗透（RO）和其它纯化设备处理过的水中去除离子。我们的高质量模块可以连续产生高达18.2MΩ.cm的超纯水。EDI可以连续运行或者间歇运行。比传统离子交换DI优越之处EDI不需要酸碱化学试剂用于再生（就像离子交换系统DI的树脂再生）EDI再生时不需要关闭设备ElectropureEDI模块在市场上每单位流量中最小、最轻，因此EDI趋于紧凑产品水水质稳定一致所需能源少资金的使用经济—节约了运行费用电去离子（EDI）工艺ElectropureEDI的设计包括了两个成熟的水净化技术—电渗析和离子交换树脂除盐。通过这种革命性的技术，用较低的能源成本就能去除溶解盐，而且不需要化学再生；它能产生好几个兆欧（MΩ·cm）电阻率的高质量纯水，且能够连续稳定大流量的生产。ElectropureEDI通过一个电势迫使离子从进水流中分离出来，再进入与进水流毗连的水流中。EDI与ED不同的是在淡水室中使用了树脂—这种树脂允许离子在很低电导率的水中更快地迁移。树脂在稳定状态下工作，它们的工作不像一个离子汇聚库，而更像是一个离子输送的导体。ElectropureEDI技术总述图1：ElectropureEDI工艺原理示意图电去离子（EDI）工艺采用一种离子选择性膜和离子交换树脂夹在直流电压下两个电极之间（阳极（+）和阴极(-)），在两极间的直流电源电场从RO预处理过的水中去除离子。离子选择性膜同离子交换树脂有着相同的工作原理和原材料，他们用于将某种特定的离子进行分离。阴离子选择性膜允许阴离子透过而不能透过阳离子，阳离子选择性膜允许阳离子透过而不能透过阴离子，这两种膜不允许水透过。通过在一个层状、框架式的组件中放置不同的阴离子选择性膜和阳离子选择性膜，就建立了并列交替的淡水室和浓水室。离子选择性膜被固定在一个惰性的聚合体框架上，框架内装填混合树脂就形成淡水室，淡水室之间的层就形成了浓水室。EDI基本重复单元叫做“膜对”，见插图1。模块的膜对放置在两个电极之间，两电极提供直流电场给模块。在提供的直流电场推动下，离子通过膜从淡水室被输送到浓水室。因此，当水通过淡水室流动时，逐步达到无离子状态，这股水流就是产品水流。流入ElectropureEDI模块的RO水被分成了三股独立的水流：产水水流（高达99%的水回收率）浓水水流（一般为5~10%，可以循环回流到RO进水）极水水流（0.5~1%，阳极+阴极统一排放）浓水室和产水室（纯化）在由变换的阴离子和阳离子渗透膜组成的蜂窝式的堆栈中形成单丝屏幕空格。这些形成了两个截然不同的、变换的流体腔体。嵌入高聚材料框架的离子选择性膜和装满离子交换树脂形成纯化室。EDI基本的工作单元称为“膜对”在图2中画出。“膜对”堆栈位于给模块施加直流电压（DC）的两个电极之间。第3股水流（极水）持续不断地流过阳极和阴极，阳极液首先流入阳极室，阳极室是位于阳极和临近的阴离子选择性膜之间，在该室PH值下降，产生Cl2和O2。极水流然后流入阴极室，阴极室是位于阴极（-）和一个临近的阳离子选择性膜之间。在阴极室，产生H2（氢气），因此，极水室排出不想要的氯气、氧气和氢气。ElectropureEDI工艺详细描述来自城市水源的水中含有钠、钙、镁、氯化物、硝酸盐、碳酸氢盐、二氧化硅等溶解盐。这些盐由带负电的离子（anion）和带正电的离子（cation）组成。98%以上的离子都可以通过反渗透（RO）处理得以去除。城市的水源还含有有机物、溶解气体（如：O2，、CO2）、微量金属和其它微电离的无机化合物，这些杂质在工业应用过程当中必须去除（如硼和硅）。RO系统和其预处理也可以去除许多这些杂质。RO产水（EDI进水）的电导率理想范围一般在4-20µS/cm，而根据应用领域的不同，超纯水或去离子水的电阻率一般在2-18.2MΩ.cm之间。通常，EDI进水离子越少，其产品水质量越高。ElectropureEDI工艺从水中去除不想要的离子，依靠在淡水室的树脂吸附离子，然后将它们迁移到浓水室中。离子交换反应在模块的淡水室中进行，在那里阴离子交换树脂释放出氢氧根离子（OH-）而从溶解盐（如氯化物、Cl-）中交换阴离子。同样，阳离子交换树脂释放出氢离子（H+）而从溶解盐中(如钠、Na+)交换阳离子。从水流中去除离子的吸附步骤，在模块中的停留是有限的（近似10~15秒）。当被吸附时，离子仅仅被外在的直流电场驱动迁移。一个直流（DC）电场通过放置在组件一端的阳极（+）和阴极（-）实现。电压驱动这些被吸收的离子沿着树脂球的表面移动，然后穿过离子选择性膜进入浓水室。直流电场也裂解水分子形成氢氧根离子和氢离子：H2O=OH-+H在图1中，离子交换膜由垂直线表示，这些垂直线根据离子穿透性的不同标注成不同的几项。因为这些离子选择性膜不允许水穿过，所以他们对水流来说是个屏障。带负电的阴离子（如OH-、Cl-）被吸引到阳极（+）,并且被阴极排斥。这些离子穿过阴离子选择性膜，进入相邻的浓水室，而不会穿过相邻的阳离子选择性膜，并滞留在浓水室，并随浓水流出浓水室。在淡水室中带正电的阳离子（如H+、Na+）被吸引到阴极（-）,并且被阳极排斥。这些离子穿过阳离子选择性膜进入临近的浓水室，他们在那里被临近的阴离子选择性膜阻挡，并随浓水流出浓水室。在浓水室中，仍然维持电中性。从两个方向输送过来的离子彼此相互中和。从电源流过来的电流跟移动离子的数目成比例。水裂解离子（H+和OH-）和现存的离子都被迁移并且被加到所要求的电流之中。当水流流过两种不同类型的腔体时，淡水室中的离子就会完全被去除，同时被收集到邻近的浓水流之中，这就可以从模块中带走被去除了的离子。在淡水室和（或）浓水室中使用离子交换树脂是ElectropureEDI的关键技术和专利。在淡水室中还会发生一个重要现象，在电势梯度高的特定区域，电化学“分解”能够使水产生大量的H+和OH-离子。这些区域中产生的H+和OH-离子在混合的离子交换树脂中可以使树脂和膜不断再生，并且不需要外加化学试剂。恰当的处理EDI进水对于EDI理想的性能表现和EDI系统无故障工作是一个基本要求（实际上对于任何基于离子交换树脂的去离子系统都是这样）。进水流中的污染物质对去离子组件会产生负面影响，要么增加维修频率，要么减少模块的使用寿命。因此，RO系统的品质和它的预处理是需要审定的。各种离子去除特性在EDI除盐过程中用相同的效率并不能去除所有的离子。这个事实会影响产品水的质量和纯度。首先去除简单离子。离子以电荷最大、质量最小和树脂对其吸附能力最大的去除效率最高。这些典型的离子包括：H+、OH-、Na+、Cl-、Ca+2和SO4-2(和一些相似的离子)。在EDI模块的第一个区域，相较其它离子，这些离子优先被去除。这些离子的数量直接影响到其它离子的去除。自H+和OH-离子变得平衡后，PH值接近7.0。EDI模块的第一个个区域被称为“工作床”。其次去除中等强度离子和极化离子(例如，CO2)。CO2是最常见的EDI进水组成。CO2有着复杂的化学发应，依据其H+离子当地区域的浓度，被认为是可以适度的离子化：CO2+H2O=H2CO3=H++HCO3-=2H++CO3-2当PH值在这个部分接近7.0左右时，大部分CO2以重碳酸盐(HCO3-)形式存在。重碳酸盐被阴离子树脂微弱地吸附，如此仍然不能与“简单”离子(例如Cl-、和SO4-2)相抗衡。在EDI模块的第二个区域，CO2(包括它所有的形式)相较于强度更加微弱的离子优先被去除。EDI进水中CO2和HCO3-的数量强烈影响产品水最终的电阻率以和二氧化硅和硼的去除效率。在ElectropureXL系列产品中发现，只要CO2(其所有形式)少于5mg/L，就能得到高品质的超纯水。如果CO2含量是大于10mg/L，它会影响离子的总体去除率以和严重影响EDI产品水的品质和二氧化硅的去除。最后去除强度微弱的离子(例如.，溶解的二氧化硅和硼)。因为例如二氧化硅分子的离子化能力相当微弱，并且难吸附在离子交换树脂上，使用任何反电离过程都很难将之去除。如果已经去除了所有的“简单”离子，并且去除了所有CO2，EDI模块就能集中去除电离能力微弱的物质种类。在模块第三个区域的停留时间非常重要。停留时间越长，去除效率就越高。第三个区域较长的停留时间，需要RO产品水的电导率达到最小（去除大量“简单”离子）同时使RO产水中CO2的数量最少化。EDI模块的第二个区域和第三个区域被成为“抛光床”。EDI进水中不同的离子种类，以和它们的浓度，直接影响着EDI的工作性能和效率。 污染物的影响消极影响EDI工艺的主要污染物包括：硬度(钙、镁)、有机物（TOC）、颗粒、SDI、活性金属（铁、锰）、氧化剂（氯、臭氧）和二氧化碳。为RO/EDI系统设计的预处理过程要能够从进水流中尽可能除去这些污染物。在以下的进水章节给出了最低要求。为了加强EDI的性能，较好的系统设计应该会大大低于这个水平。手册后面还列出了水处理方法的建议。硬离子能够导致反渗透和EDI单元引起结垢，这时，在浓水室中阴离子选择性膜表面pH值很高，浓水室中的压力降将会升高，电流效率则会降低。ElectropureEDI模块的设计可以避免结垢，然而最小的进水硬度可以延长两次清洗之间的时间。有机物质（TOC）能被树脂和膜表面吸附，会引起活性层受阻，一旦树脂和膜受阻，去离子的效率将会降低，模块电阻也会增加。颗粒物质（SDI）、胶体和悬浮颗粒大量涌入会造成膜和树脂的阻塞。树脂的微孔阻塞使通过模块的压力降上升。铁和其它活性金属可以崔化氧化树脂，并且可以强烈的被树脂和膜吸附，从而使其能力衰减，这些在低ppm浓度就会发生。氯和臭氧会损坏离子交换树脂和离子选择性膜并且导致树脂疏松，从而降低容量。氯是一种氧化剂，氧化后使TOC显著增长，其副产物会使阴离子树脂和膜引起污染，降低树脂交换性能，氧化也能引起树脂裂解和压力降上升，模块寿命缩短。理想的浓度水平为零。CO2：二氧化碳有两个影响，第一，CO32-与Ca2+和Mg2+起反应形成碳酸盐结垢。这种水垢随进水浓度、温度和pH值的变化而变化。第二，因为CO2的电荷随它的pH值的变化而变化，而且通过RO或EDI去除它都要依电荷而定，所以它的去处效率将会不断变化。即使低的CO2水平（低于5ppm）也能影响产品水电阻率和硅硼的去除效率。术语表阴离子：一种带有一个或多个负电荷（如Cl-、OH-、SO42-）的离子（带电原子或原子团）。阳极：一种带正电的电极，吸引阴离子，表层涂钛。阳极电解液：阳极附近含有阴离子和收集气体的水溶液。阴极：一种带负电的电极，吸引阳离子，通常由不锈钢制作。阴极电解液：阴极附近含有阳离子和收集气体的水溶液。阳离子：一种带有一个或多个阳电荷（如Na+、NH4+和Ca2+）的离子（带电原子或原子团）。浓水流：流经浓水室并收集离子的水流。电导率：水传导电流能力的一个电学测量参数，其值随水中离子的浓度和水温的变化而变化。单位是μS/cm，一般是指25℃直流（DC）电流：电流不改变状态，在EDI系统中与移动的离子数量成比例，包括水裂解的离子。直流（DC）电压：电压不改变极性。电去除离子只有在这种形式的能量下才能发生。在直流电压中会有一些交流的电压成份存在。电极：传导电场的金属板（阳极和阴极），并且促进电化学反应发生，电极通过导线与外部电源相连。电解液：电极附近的离子溶液。Electropure单元将两种电解液汇成一股，在通过“电解液出口”导出端口将它们输送到模块之外。进水：垂直进入EDI模块的水。它将供应给淡水室、浓水室和极水室。这种水的水源就是反渗透的产品水。GPM(gpm)：加仑每分钟。水流量的一个测量参数。1.0gpm相当于227升/小时，4.4gpm相当于1.0m3/hr离子交换膜：含有离子交换基团，对阴离子或阳离子具有选择性作用的薄膜，且不允许水通过。离子交换树脂：含有离子交换基团，对阴离子或阳离子具有吸附作用的树脂球。兆欧：（MΩ.cm）电学测量参数的单位，用于计量从去离子系统中出来的水的纯度。它是一个电阻参数。不含杂质的超纯水在25ºC时可以达到18.24兆欧.厘米（MΩ·cm）。PH值：氢离子（H+）浓度的一个测量参数。PH值用对数从0到14来表述。PH值为0或在0附近的是强酸性，PH值为7为中性，PH值为14或在14附近是强碱性。分解：水在电流的作用之下分解成H+和OH-，这种情况发生在淡水室中离子相应较少而电压较强的情况下。它导致水的分解以传导电流。一般情况下电流靠溶解盐中的离子传导。PH值的波动一般跟分解作用有关。水的极化分解作用可以使离子交换树脂再生。ppb：十亿分之一，或μg/l。用于衡量水中离子的数量，如：超纯水中的硅含量。ppm:百万分之一，或mg/l。用于标识水中总溶解固体数目（TDS）的参数单位。这个参数单位一般用于描述进入EDI模块的水流的纯度。在低电导率时，1ppm近似等于2μs/cm。成品（淡水）水流：流经纯化室或淡水室的水流。这股水流就是去离子水。电阻率：描述水阻挡电流的能力的测量参数。离子浓度降低，电阻率就增加；离子浓度增加，电阻率就降低。这个参数与用EDI实现的去离子水平有关。不含杂质的超纯水在25℃可以达到18.24MΩ.盐：由金属或带正电的根原子团完全或部分取代酸中的氢离子之后形成的一种化合物。盐类举例：酸金属或带正电的根原子团盐HCl钠(Na+)NaClH2SO4钙(Ca+2)CaSO4HNO3镁(Mg+2)Mg(NO3)2H2SO4钾(k+)KHSO4TOC:总有机碳：水样品中活性有机化合物的含量数目参数。非有机炭总量（CO2）为从总碳中减去有机碳后剩下的部分。用ppm或毫克/升表示。USP超纯水：USP质量要求，被采用蒸馏、离子交换、电去离子技术、或其它恰当的工艺将水纯化，遵从EPA(美国环保总署)饮用水规则并且包含无额外物质存在。ElectropureEDI的知识产权Electropure公司，以前的HOH水技术公司，拥有形成EDI技术基础的O’Hare专利（美国专利号：US4,465,573）。它同时还有一个改良性工作专利，是关于离子交换膜技术的专利（美国专利号：US6,503,957）。其他公司拥有关于EDI在系统中应用的知识产权。Electropure公司不默许推荐她的用户使用其它知识产权，并且没有义务代表她的用户在他们设计的系统中为其组建、安装或是操作EDI。EDI技术总结Electropure受专利权保护的电去离子（EDI）模块的高效性能，在连续的电去离子过程中已经得到验证。“ElectropureXL系列”EDI对DI混合树脂床系统来说是个非常经济的转型产品，它有着许多优点。虽然建设EDI系统的基建成本比混合树脂床系统高，但是运行成本和其它的工艺优点对于使用ElectropureEDI是大有裨益的。

第2章：产品描述和产品指南产品应用和纯度特性超纯水用于微电子和半导体生产，也用于生物医学和实验室研究，还用于药品制造业，作为蒸馏的预处理，发电过程当中的锅炉水，食品和饮料业以和需要用到去离子水的各种工业领域。下面是典型的工业行业的离子含量规范。这些并不代表工业用纯水中的全部规范，而只是与EDI有关的一些规范指标。半导体超纯水（来源：1993年Balazs分析实验室）：测试项目单位可达到可接受报警临界电阻率功25MΩ.cm17.5溶解性二氧化硅ppb<0.2<1>3>10硼ppb：分类项目电子一级E-I电子二级E-II电子三级E-III电子四级E-IV电阻率(最小,Megohm.cm)18(95%的时间),不小于1717.5(90%的时间),不小于16120.5SiO2(总硅,最大,µg/L)510501,000颗粒数(个/ml)1310100细菌(最大,ml)1/1,000mL10/1,000mL10mL100mL总有机碳TOC(最大,µg/L)25503001,000内毒素(EU/ml)0.030.25n/an/a铜(最大,µg/L)112500氯(最大,µg/L)11101,000镍(最大,mg/L)0.112500硝酸盐(最大,mg/L)115500磷酸盐(最大,mg/L)115500钾(最大,µg/L)225500钠(最大,µg/L)0.5151,000硫酸盐(最大,mg/L)115500锌(最大,µg/L)0.515500电子一级E-I：这种水将被分类作为微电子用水，被使用在生产宽度在1.0µm以下的产品设备上。这是超纯水在大容量和最临界状态的应用。电子二级E-II:这种水将被分类作为微电子用水，被使用在生产宽度在5.0µm以下的产品设备上。这种水应该是足够的为生产大多数大容积产品,产品尺寸在1.0µm之上和在5.0µm以下。电子三级E-III:这种水将被分类作为微电子用水，被使用在生产宽度在5.0µm以上的产品设备上。这种等级的水可以被使用来生产稍大的组件和一些小的组件，水中的痕量杂质不会产生影响。电子四级E-IV:：电子级的水被分类可以作为非临界电镀用水和其它普通用途用水，这些水由于储存在水箱因而会一直与大气相接触。来源:奥斯莫利克斯Osmonics纯水手册,第2版,1997年;ASTM国际组织:.发电锅炉水（与锅炉压力和用途有关）测试项目单位典型电阻率，25MΩ.cm10-13总硅ppb5-20水的分类:IIIAB电阻率,M.cm18.21.0TOC,ppb1050Na,Cl,ppb15硅,ppb33细菌/100mL110内毒素,EU/mL<0.03<0.25制药用水：根据各个国家法律规定的不同其要求也有所不同（如USP_XXIII,XXIV）。注意，在美国，WFI要求作最终处理，采用蒸馏，或者膜分离。USP纯化水是被采用蒸馏、离子交换、电去离子技术或其它恰当的工艺将水纯化，遵从美国EPA（美国环保总署）饮用水规则，并且包含无额外物质存在。USP现在已经在日本和欧洲的JP和EP标准形成了联盟。在任一个USP水处理系统中，EDI都可以作为首选的工艺单元。测试项目单位USP-24限度电导率，25μS/cm<1.251级pH5.0-7.0TOCμg/L500细菌cfu/mL<100普通用途去离子（DI）水：测试项目单位典型值电阻率，25MΩ.cm>2EDI产品指南：“Electropuretm的XL系列产品”“ElectropuretmXL”EDI系列模块设计成为OEM纯水系统中一种非常经济的模块。与其它EDI组件相比，这种模块在设计上具有下列优点： 能够建立简单的EDI系统 一级RO的产水可以作为进水 不需要有浓水的循环 容易实现在整体式架子上的模块排列 重量轻，结构紧凑 铝制附件朝向正面 配套防水的电气附件在模块的反面 模块组件和螺栓隐蔬在模块内部 膜由Electropure公司自行研制 内部设计与EPM系列相同，并且已经发展了许多年。“ElectropuretmXL系列”模块的流量范围从50lph~3.35m3/h（0.5gpm到14.75gpm）。每种模块都有一个流量范围推荐值。多个模块可以并成几乎是无限制的庞大系统，最大系统的数据是150m3/hr（600gpm）。我们的高质量模块根据进水条件和操作条件的不同，可以产生10-18.2MΩ.cm的纯水。下表列出了各种“Electropuer产品流量范围gpm流量范围m3/h工作电压VDC尺寸宽9”高宽210mm高560mmXL-100R1/4到3/450到150l/h48（30~60）深：6”深：150mmXL-200R1/2到11/2100到300l/h100（60-120）7”180mmXL-300R11/2到4300到900l/h150（100-160）9”230mmXL-400R3到70.7到1.5200（150-220）11”280mmXL-500R6到101.3到2.3300（200-320）14”360mmXL-500RL7到14.751.6到3.35350（200-390）1410mm*精确尺寸（英寸和毫米）见尺寸图纸。模块的重新组合XL系列在设计上是一个可任意组合的单元。替换模块比装船往返重新组装会更经济而且产生更少的环境影响。

第3章：常规操作、条件和特性标准操作和测试条件Electropure的EDI模块性能主要依赖于不同的操作条件，包括OEM的系统设计。正因为如此，Electropure在发货之前要在标准条件之下对模块进行测试；我们模块的质量以制造控制工艺和最后的测试程序为准。Electropure不能保证在OEM的系统中各种过于具体的特殊性能，因为没有控制设计和没有控制系统的操作条件。Electropure对其模块的设计和标准的产品测试非常有信心，其产品测试程序可以保证达到了优越的模块性能。各种工艺变量对质量的影响将在下面的章节中讨论。标准测试条件：Electropure用经过活性碳过滤、软化、微孔过滤以和50~65%回收率的RO运行处理后的水进行测试。RO的产水质量总含盐量（TDS）范围从2.5到4.0ppm，包括5ppm的CO2和200~300ppb的硅。温度范围20~30℃人可接受的，并且保留每个模块的记录。应客户的要求，Electropure还可以在标准条件下，对现场安装好的模块重新进行测试，以确保质量可靠。定义 所加电压：加在每个模块阳极和阴极之间的直流电压。所需电压的大小主要取决于模块中单元室的数目。可以表示成伏/单元。 电流：流过每个模块的直流电流。电流大小取决于RO进水的离子负荷，模块的回收率和水的裂解数量。基本上与单元的数目无关。 模块电阻：等于电压除以电流，一般用欧姆或欧姆/单元。 电力需求：提供必要的电流与电压的电力。一般用kW/gpm表示。 电力效率：实际电流除以要求输送进水离子的理论电流，以%表示。 进水流：送入纯化室一转化成成品的水流，也可以包括送到浓水室和极水室的进水。 产水：从纯化室中出来的成品水。 浓水：从收集离子的收集水中排除的废液。一般是进水的5~10%。 极水：从阳极和阴极室排除的废液，一般是进水的0.5~1%。 回收率：等于产水除以总进水流量。如果浓水流返回RO预处理系统，一般为99%。如果浓水排到下水道，则可能为90-95%。运行进水特性：以下是Electropure所能够感保证的最低运行要求。精确值更多地接近设计目标，就能得到更理想的ElectropureEDI模块性能。水源： 反渗透RO产水，电导率1-20μS/cm。最佳电导率在2-10μS/cm。PH值： 5.0to9.5(pH7.0至8.0之间EDI有最佳电阻率性能，但硬度要低于常规值)，注意到典型的低PH值进水时由于CO2的存在而导致产水质量下降。温度： 5°Cto35°C.最佳质量在25°C。进水压力： 0.15~0.5MPa(1.5~5bar)，模块压力降取决于流量和温度。出水压力： 浓水和极水出水压力要比产水出水压力低。硬度(以CaCO3计)：最大1.0ppm在90%回收率时。有机物： TOC最大0.5ppm，建议检测不出。氧化剂： 活性氯(Cl2)最大0.05ppm，建议检测不出；臭氧(O3)最大0.02ppm，建议检测不出。金属： 最大0.01ppmFe、Mn、变价性金属离子硅： 最大0.5ppm.反渗透RO产水典型范围是50-150ppb总CO2： 建议小于5ppm.高于10ppm时，产水品质很大程度上依赖于CO2水平和PH值颗粒： 建议用无颗粒的反渗透RO产水（直接进入）或者将中间水箱的水采用1μm预先过滤。EDI模块的电力成本典型的XL-500模块工作在300VDC，电流为2amps的情况下工作8个小时，成本1在美元以下。这是在假定电源的效率为85%，当地的电费为每千瓦时0.12美元的条件下。见附录7的能源和成本计算。直流电源要求电源必须为可以调节的直流电源，须有足够的电源供给以保证在通常的操作条件和最高的极限工作条件下的使用。电压输出应该是可调的，且电压范围应该包括再生条件。电源也应该有限定电流容量以保护电源自己和EDI模块，每个模块可以单独安装保险丝。电流大小取决于EDI进水的电导率和其水回收率。应该有电流设计富余量以满足模块再生时的高电流需要。出于保护的目的必须有无水状态和关断电源的系统连锁。它可以通过远程PLC或者系统计算机控制。电源可以有内部诊断和报警继电器输出。交流电成份可能在5%以上，交流的低频和高频脉冲可以影响到就地电子仪表的读数，比如：电导率表或电阻率表。电源供给应该符合UL、CSA或CE的当地代码要求，当地代码可能有特定要求，比如：功率因素修正（PFC）和EMI防护。如果NEMA等级有要求，那么必须有足够的散热以保持电源系统冷却。典型的电源供给效率为85~90%，因此，交流（AC）输入电源需要比额定的电源供给高出10~15%。模块数典型操作电压,DC典型电流RO水4ppm最大电压最大电流RO水15ppm1个XL-100R48(30-60)V3Amps80V8Amps1个XL-200R100(60-120)V3Amps150V8Amps1个XL-300R150(100-160)V3Amps200V8Amps1个XL-400R200(150-220)V3Amps300V8Amps1个XL-500R300(200-320)V3Amps400V8Amps1个XL-500RL350(200-390)V3Amps400V8Amps3个XL-500R300(200-320)V9Amps400V24Amps20个XL-500R300(200-320)V60Amps400V160Amps说明：电源供给应该尽可能的达到最大的要求。第4章：工艺变量的影响所加电压电压是将混合的离子从进水流中推向浓水流的驱动力。特定区域的电压梯度也会导致H2O分裂成H+和OH-离子，在EDI模块中这种持续不断的形式和局部的高浓度区域使抛光层树脂一直保持H和OH形态，因而可以充分的去除类似CO2和硅等物质，这些也防止了细菌在EDI模块中的生长。多余的H+和OH-也从进水流中被迁移到浓水流中，它们也参与到任何一种杂质离子在迁移地区的竞争。最佳电压最佳的电压范围首先取决于模块内部单元的数目。正常的工作电压范围近似是5到8伏/单元。参阅电源供给要求对于推荐的操作电压范围。最佳电压也取决于：温度浓水电导率浓水流量比例（回收率）产水质量与电压关系要获得最高质量的水，就要设定一个理想的电压值。比这个电压值低，就没有足够的驱动力在淡水流流出模块之前驱动离子经过淡水室的树脂床，然后穿过离子选择性膜；比理想值高时，则过压的产生将使过多的水发生裂解，并因此产生过强的电流，而且还将导致离子的极化作用，发生反扩散现象，这就会降低成品水的电阻率。在每种模块类型的设置范围之内，其最佳值将取决于离子负荷和水的回收率。高的进水离子负荷和高的回收率将导致浓水室中较高的离子浓度，这样就降低了整个模块的电阻。模块的电阻低可以导致最佳电压值的降低。参阅硅去除章节——关于电压如何影响硅的去除和防止硅污染。电流与进水电导率的关系典型的标称电压下XL系列模块的电流为2-4amps，其进水电导率为4-10μS/cm。电流同样可以低于1amp，在高的进水电导率（如20~30μS/cm）将会导致高达8amp或更高的电流。基本上，电流与迁移离子的总数成比例。这些离子包括RO淡水中的杂质离子，如Na+和Cl-，还包括由水裂解产生的H+和OH-。水的裂解率与特定区域的电压梯度有关，较高的树脂室的电压能够使较多的水裂解成可以迁移的H+和OH-。一部分电流的比例直接跟进水的离子含量（TDS，或μS/cm）成比例，另一部分与水的裂解成比例。电流的比例随过度电压非线性增大。“电流效率”是在EDI进水中所要求迁移的杂质离子的总电流的分数。如果模块电流高于预期，那可能是因为电压比最佳值设定高了，过度的水裂解导致了过度的电流。电流也取决于浓水流量，也即模块的水回收率，通常浓水流量是进水流量的10%，如果浓水流量低于要求，则浓水有更大的电导特性，那么电流就会上升。稳定工作状态通常，一个EDI模块会产生高品质的水，这是因为EDI模块有过量的混合离子交换树脂，在抛光区域呈H和OH形态。然而，工作条件改变之后，模块需要8到24小时来达到真正新的稳定状态。真正的稳定状态就是达到进入模块和离开模块的离子平衡。在稳定状态，离子的迁移动力和进入的离子速率相匹配，稳定状态对于微量离子如硅可以有长达2~4周的有效捕捉。如果电压降低或者离子负荷增加，树脂就开始吸附多余的离子。这种情况下，离开模块的离子比进入模块的离子少，最后达到一个新的平衡。在这时，“工作离子前沿”开始从底部附近向模块上部扩展。如果电压增加或者离子负荷降低，树脂就会将多余的离子释放到浓水流中，离开模块的离子就会大于进入模块的离子。在这时，“工作离子前沿”的位置就会靠近模块的进口。这就是随后的“再生”程序的工作机理。在运行过程中，模块中离子的平衡是判断EDI系统是否工作在稳定状态的非常有价值的工具。稳定状态：出去的离子总数=进入的离子总数模块离子填充：出去的离子总数<进入的离子总数模块从过负荷恢复：出去的离子总数>进入的离子总数离子特性EDI系统去除离子的能力一部分取决于离子种类的属性。在标准的树脂床中，吸附力量和吸附动力取决于离子的大小、水合作用的程度和树脂的类型。。离子大小以下离子的大小是25ºC时水溶液中的有效尺寸。这些尺寸包括了完全水合作用。有效尺寸越大，扩散速率越慢，较大的离子EDI去除效果不太好。有效尺寸越大，电荷的贡献越大，树脂的吸附效果越差。离子半径Å阳离子阴离子<3K+、NH4+Cl-、NO3-3.5OH-、F-4.0-4.5Na+SO4-2、CO3-2-6.0Li+、Ca+2、Fe+28.0-9.0H+、Mg+2、Fe+3离子电荷离子电荷越大，所加电压驱动离子穿过离子选择性膜的力就越大。这由较高的水合程度和扩散较慢的大而重的分子加以平衡。树脂对离子选择性系数下表列出了树脂对不同的离子的选择性。这是它们相对树脂的吸附强度的一个测量系数。较强地吸附就意味着较少地穿过树脂床或EDI模块。阳离子选择性系数阴离子选择性系数Li+0.8HSiO3-H+1.0F-0.1Mg2+1.2HCO3-0.5Na+1.6OH0.6Ca2+1.8Cl-1.0NH4+2.0NO3-3.3K+2.3I-7.3容易去除的离子（Na+、Cl-、Ca+2、H+和OH-）Na+、Cl-、Ca+2、H+和OH-是容易被EDI去除的离子，所有这些离子能很好的被树脂吸附，并且有一个电荷从而不容易被极化，这些离子在EDI的“工作床”区域相当容易去除。大直径、带弱电的离子（二氧化碳、硅、硼酸）二氧化硅（SiO2）、硼酸（H3BO3）、二氧化碳(CO2)在正常运行和正常的pH值下，带有微弱的负电荷。正因为如此，它们会被微弱地吸附到树脂当中，所加的电压对它们也有微弱的驱动力。要有效地去处这些离子，就要采用其他系统的一些方法：进水最小的离子数量进水最少的CO2含量在RO系统中最大的去除硅和硼增加pH值可以增加它们的电荷和驱除电势。CO2可以作为一种气体在经过RO处理之前加以去处。硅酸（H2SiO3）的pK1为9.77。硼酸（H3BO3）的pK1为9.28。碳酸（H2CO3）的pK1为6.35。因此，用不太高的pH就可以去除碳酸氢盐离子；只有当pH>10时，才能有效地去除二氧化硅和硼酸。当然，要工作在高pH状态，必须首先去除过硬的阳离子。提高EDI进水的PH值达不到预期的目标，因为Na+和OH-是非常容易去除的离子，在EDI前简单的加入NaOH，对于EDI“工作床”区域只会使离子负荷上升，并且PH值在“工作床”末端又回到7.0，从而，“抛光床”区域的大小是变小了。见附录8对二氧化硅的讨论。温度压力降与温度的关系由于受水的粘性的影响，压力降与温度有很大的关系。下表列出了基于25ºC时，在一定温度下水的绝对粘性和相对粘性。压力降将随粘性的增加或降低成比例的变化。说明：水在5℃时的粘度比在25温度相对粘度绝对粘度（CP）5ºC（41℉+70%1.5115ºC（59℉+28%1.1420ºC（68℉+12%1.0025ºC（77℉0.8930ºC（86℉-10%0.8035ºC（95℉-19%0.72模块电阻与温度的关系当温度增加时，模块的电阻就会降低。在给定电压值下，电流就会增加。发生这种现象的一个原因是高温下离子的活性增强。在其它条件相同的情况下，温度每改变1ºC，模块的电阻将改变2%。质量的优化与其它因素（下面）也有关系，因此电压的优化设定也需要随着温度发生变化。产水品质与温度的关系（操作条件的再优化）系统的运行有一个理想的温度。当温度升高到35ºC时，由于水中离子的迁移和移动更加容易因而产品水质量通常会提高，如果更高温度将会由于离子的泄漏而降低产水品质。这是由于吸附到离子交换树脂的离子减少造成的。此外，实际离子的电阻特性，在没有温度补偿的情况下，将会升高，从而使读数失去精确性（见下面的部分）。在高的温度时，将要求一个较低的电压来迁移离子进入浓水室。当温度逐渐下降到15ºC时，产水品质会降氏。其中有些是由于温度补偿中的错误所致；有些是因为吸附到离子交换树脂离子增加所致。当温度继续下降时，穿过离子选择性膜的扩散作用将会增大，这时产品水质量就会下降。温度非常低时，就需要更高的电压来使水进行高效的裂解，并且快速迁移行动迟缓的离子。电阻率表的温度校验电阻率计量会随着温度发生了强烈的改变，通常被校正到标准温度25℃。较高的温度下，含有杂质离子的水的导电特性也较高，因为这时离子的活性增强。同样地，温度升高，超纯水将具有较低的电阻特性，因为这时水会电离出更多的H+和OH-对于仪表温度的修正是较大范围的，通常会出错，因而需要一个高质量的电阻率表。对于自来水和反渗透（RO）产水的电导率与温度的对应校正关系大约为2%/ºC。在一定温度下对超纯水的电阻率进行校验，其相对关系为5-7%/ºC。因此温度的校验关系系数大。当工作温度不等于25ºC时，这一点就显至关重要。热的去离子（DI）水精确地测量是最困难的。温度，ºC未补偿电阻率。MΩ.cm61531.82518.23511.1流量压力降与流量的关系有三种模块压力降需要考虑：进水与产水浓水的进口与出口极水的进口与出口当流过它们的流量增加时，这些流体上的压力降也会增加。压力降就是在模块的进口和出口处的接头附近测量出来的。极水压力降：在0.05gpm（11lph）时，压力降大约为20psi（1.4bar）。如果压力降高于这个值，那么进口就有可能被残渣堵塞。进水口的水必须作精密过滤。由于每个组件只有一对阳极/阴极，这个流量应该与组件的大小和单元的多少无关。正常流量（gpm）极水正常流量（lph）极水初始压降极水0.02558-12psi（0.5-0.8bar）0.0501016-24psi（1.1-1.6bar）0.0751524-36psi（1.6-2.5bar）浓水压力降：每种设计、每种运行模式甚至每种EDI模块都有不同的浓水流量。Electropure建议浓水流量调整为EDI产水的10%。如果在工作过程当中，浓水的压降上升，就可能需要清洗或者在浓水的进口处存在残渣。进水口的水需要精密过滤。下表给出了各种模块的初始压降估计值。模块型号浓水常规流量(gpm)浓水常规流量(lph)浓水初始压力降（25°C）XL-100R0.05gpm10lph5-7psi(0.3-0.5bar)XL-200R0.10206-8psi(0.4-0.6bar)XL-300R0.25507-9psi(0.5-0.6bar)XL-400R0.501008-10psi(0.5-0.7bar)XL-500R0.752009-11psi(0.6-0.8bar)XL-500RL1.2530011-13psi(0.75-0.9bar)*注：每个模块的单元数目在Electropure公司可能会随时发生变化。进水与成品水压力降：进水对成品水的压降随着流量的增大而增大。如上所述，温度下降，压降将上升。压降近似地与流量成线性关系（第一次序）。也即，流量增加两倍，压降也增加两倍。图2：XL系列产品的压力降对于一个新的模块来说，在流量范围的下限时（如XL-500R的6gpm），压降可以低到20psi（1.4bar）；在流量范围的上限（如：XL-500R的10gpm），压降可以高达45psi（3.0bar）。上面的图2显示了进水与成品水的初始压降。这时测量仪表的安装与进口和出口的接口装置非常接近。当水温不在25℃在多数线条中可以看出显著的压降趋势。Electropure公司发现有的用户将只有30psi压力降的模块误认为有80psi的压力降，其中的50psi是由于太小的管道、计量阀门、流量计、电磁阀、弯头和三通引起的。出水口压力对产水质量和内部泄漏的影响由于平板和框架式的模块是拼在一块儿的并且用密封垫片密封，不可避免会发生内部泄露。在一个EDI模块中，如果浓水泄漏到淡水室，就会使产品的电阻率遭受到大的影响。产水出口压力必须大于浓水出口压力。为了确保内部泄露不至于影响到产品的质量，成品水的出口应该有比浓水流和极水流更高的压力。这样任何泄露都不会增加成品流中的离子数目。对于简易的系统，浓水流出口处不能有背压施加，在系统中，有手动阀门控制浓水的背压，会导致操作的复杂和操作的失误。当输送浓水到RO的进水口，最好将浓水垂直灌入外部的水箱，然后独立用泵送到RO的预处理系统。当这样做时可以使模块回收率接近99%。进水电导率产水质量（在设计值和最大流量情况下）产品水的质量取决于模块在进水流出去之前从淡水室中去除离子的能力。过多的进水离子必然要影响产品水的质量。对于主要的离子电导率（NaCl）和弱离子（二氧化硅、硼和碳酸氢盐）都是如此。多余的离子可以增加负荷，从而导致两种后果。首先是EDI组件内工作床的深度增加这会导致抛光床变小从而使其去除弱电离子的能力减弱。降低进水电导率有助于提高对二氧化硅和CO2去除能力。第二个后果是当进水电导率增加时，模块的电流增加。更多的离子迁移需要更多的电能。电流的增加并不是线性的，因为电流同样会驱动已经裂解的水分子。进水电导率的增加将导致电流的增加。第5章：水的品质优化基本原理电压驱动力对于每一种操作条件来说，都有一个最佳电压。对于具体的操作条件，所加电压可能太大，也可能太小。每种模块都有一个典型的电压范围优化最佳电压应该在这个范围之内。如果电压太低，则驱动力太小，这就不能将足够的离子从淡水室迁移到浓水室中。而且可能不会使足够的水发生裂解，从而使离子交换树脂不能进行有效的再生。在抛光层可能不能充分捕捉和迁移类似二氧化硅这样的杂质离子。如果初始设置的电压值过低，模块中的离子交换树脂将被离子填充，直到达到一个稳定状态，这样进入模块的离子就比离开模块的离子要多。其症状主要表现为浓水流中的离子比正常水平低。稳定状态可能要8-24小时才能获得在此期间，产品水质将会逐渐下降。如果电压过高，就会有过多的水发生裂解，驱动力的效率下降。其症状首先是在极水中产生多余的气体，而后浓水中也会产生气体。过高的电压也会产生一种称为“浓度反扩散”现象，在这种状态下，离子将被迫从浓水扩散到邻近的淡水室以保持电中性。如果初始设置的电压值升高，模块中的离子交换树脂就开始释放离子，直至达到稳定状态。在此期间，离开模块的离子多于进入模块的离子。其症状表现为浓水流电导率的增大。稳定状态可能要8-24小时才能获得在此期间，产品水品质将会逐渐提高。电流强度EDI模块较底部的电流强度非常高，这是由于进水中主要离子的迁移所致。浓水有一定高的电阻特性，因为那里的水基本上是电导率为2-20微西门子的RO水。EDI模块的上部，浓水流中充满了它从工作床中收集的离子，在90%回收率时，浓水流的电导率是进水浓缩了10倍，因此电导率为20~200μS/cm之间。因此，淡水室此时将有更高的压降（在那里，已经剩下几乎没有了进水离子），在此区域，唯一的结果是水的裂解率更高，并且导致质子（H+）和氢氧根离子的迁移率更高。这样会有利于抛光床的存在和更好的去除CO2和硅，以和生产更高电阻率的产品水。只有模块处于平衡状态而且没有过高的电流强度时，产品水的质量才能得以优化。树脂床的抛光部分的再生能力对获得最高的电阻率至关重要。离子平衡和pH值在一个离子水平上必须维持在电中性状态，对于阳离子就不可能扩散的比阴离子多。即使在分子或原子级别也要保持电中性。这就不可能发生扩散的阳离子比阴离子多的情况。正因为如此，离子平衡显得至关重要。如果进水中的离子流形成了高迁移率的阳离子和低迁移率的阴离子，这时EDI的驱动力会自动调节迁移率最低的离子。此外，移动的质子（H+）和氢氧根离子（OH-）将在调节离子平衡的过程当中扮演重要的角色。如果进水流中的离子存在较大的不匹配，则在产品水流和浓水流之间将发生较大的pH值的变换。这时质量就无法优化。PH值因此也极大的影响着产水品质。较低的pH值，多余的H+将作为反离子扩散到进水流的阴离子中去。进水流中的阳离子将不能有效的去除。PH值较高，质子不再扮演反阳离子的角色。二氧化碳带电量（碳酸氢盐）将会增加，迁移率也将增加。二氧化硅的带电量和迁移率也将增加。建议理想的操作条件是PH为7.0，最好有最少的CO2存在。“离子前沿”区域的影响如上所述，“离子前沿”（EDI模块中“工作床”和“抛光床”的位置分界点）对产品水品质也非常重要。对于生产电阻率最高、二氧化硅的含量最低的水，必须设定变量来最大限度的扩大抛光床的深度。离子负荷必须是最小产品水流量应该是在给定范围最高流量以下电压应该是最佳工作电压（不是太高或太低）浓水流量应该是恰当的（如：90%回收率，以便能有效的去除膜表面的离子，这将消耗施加于淡水室端的电压二氧化碳负荷应该最小PH值应该在7.0为节约能源，如果对于应用而言较低品质的水足够，则可以扩大工作床的深度并且限制抛光床的深度。这可以通过以下途径获得：降低电压降低浓水流量（较高的回收率）这可以降低模块的电阻。这也可以通过浓水的循环或加盐来实现。说明：这样的风险就是在浓水室硬度的结垢。第6章：系统设计方案与安全保障系统设计是OEM的职责我们这一部分的目的是阐述如何用适当的特性和部件来组装一个系统。如果OEM的选择是不包括设备或控制以降低成本，那么它自己就会有风险。重要因素包括：EDI预处理（进水水质控制）系统保护和控制容易操作的系统设计系统构成最少要求系统构成的选择项（和益处）安全性设计系统优化取决于用户的需求，有些系统可以优化到能以最低的基建成本，提供10M.cmEletropureEDI预处理理念EDI进水的预处理是非常的重要。模块的寿命、模块性能和模块的维护频率都取决于进水流中杂质的含量。预处理对于EDI的成功运行就像对于RO的成功运行一样重要。见EDI进水规范部分。对EDI的进水进行更好的预处理可以使模块的清洗频率降到最低。这包括最少的有机物（TOC）污染、硬度（Ca+2）结垢和细小的颗粒。预处理水平主要由OEM的设计师和他们的用户根据初期投资和运行成本来决定。Electropure公司相信一个简单的EDI系统对于用户是最好的系统.一个简单的RO-EDI系统（没有EDI浓水循环）可以避免额外的成本支出和使EDI更精致更可靠。ElectropureEDI模块系统可以被设计为直接从RO进水，RO产水电导率为1-20μS/cm，正因为如此，可以设计和建设非常简单的EDI系统。那种更复杂的系统有着浓水循环要求、电导率的控制、循环流量和压力的平衡控制，这些要求有循环泵、阀门、电导率表、流量计或者软化器。一个加盐系统看起来似乎是有利于系统，但是这将要求有化学药剂的维护和减弱了EDI“无化学药品添加”的益处。在浓水循环中问题会复杂，包括所有离子的浓缩，如结垢性离子Ca+2、SO4-2、硅等，循环系统也会形成细菌的温床从而要求设立紫外杀菌（UV，254nm）设施。EDI系统的保护与控制为保护EDI模块，确保EDI模块较长的寿命，采取一些系统保护措施是非常必要的。一些只是简单的工程优化。最重要的是防止在模块没有水流的情况下施加电压。违背这个原则，将导致对EDI模块不可逆转的损坏。关键的测量参数和报警条件是：极水流的流量高于最小值浓水流的流量高于最小值产水流的流量高于最小值RO运行正常RO电导率低于最大值温度在限制范围之内全部预处理合适（无报警）以下是典型的用于一个理想的RO-EDI系统的构成列表。除此之外，还有一张典型的单模块系统的P&ID（工艺和仪表控制点图）。对于多模块系统，模块被并联连接并加电，其它的思想完全一样。一个最佳EDI系统的构成描述这些描述和这部分随后的图纸有关。活性炭：从进水流中除去氯气和一些氯胺，以保护反渗透膜、离子交换树脂和离子选择性膜不受化学氧化降解。它还能够除去许多溶解有机物和杀虫剂，防止它们通过反渗透膜而进入EDI模块。软化器：从进水流中除去硬的阳离子（Ca2+、Mg2+）以防止在RO或EDI中结垢。软化后允许RO系统有较高的回收率。软化后也允许进水流的pH值升高，使得二氧化碳和二氧化硅能更有效的从RO和EDI系统中除去。也可以除去促使PA薄膜和EDI中树脂催化氧化的铁和其它活性金属。说明：在RO系统中使用化学阻垢剂会使透过RO膜的硬度增加，这些就会进入到EDI系统中，为了使EDI清洗频率最小，那么EDI进水硬度应该最小。悬浮物过滤器：从进水流中除去不溶解物质，防止反渗透膜阻塞。去除气体组件：为了得到高电阻率的高质量的纯水，进水中的气体也要除去。其中最主要的是除去CO2。低含量的CO2可以使EDI模块更有效地去除SiO2。去除气体模块可以是一个气体传送膜单元，像：Liqui—Celeq\o\ac(○,R)有膜脱气系统。最好置于RO之后，但是也可以置于前面。这些可以作为一个选项从Electropure公司购买。反渗透系统：除去大多数溶解盐和有机物。如果恰当维护，一个RO系统可以除去98~99%以上的离子和有机物质。恰当的预处理对于较低的维护频率至关重要。RO膜最好用高脱盐率复合膜（TFC）。反渗透将进水分成两股水流成品水和浓缩水。只有成品水才能进入EDI模块，RO浓缩水有太高的硬度和其它杂质离子。压力调节器：用于调节供给反渗透膜以和EDI模块上的压力。压力表：测量RO和EDI水流的工作压力。参见最小和最大工作压力参数。取样阀：小的“测试阀”允许一个人在系统常规运行和故障状态时采集水的样品。建议从产水和浓水流中取样，在多模块系统中从每一个模块采样是最理想的。流量计：测量各种水流的流量。可以给控制器发送信号。流量开关：确保仅仅当有水流量时EDI才能供电，如果流过EDI模块的流量太小或没有水，它将引起系统关闭。这个可以由电源单元直接互锁或是通过控制器互锁。电导率表：测量并显示从RO和EDI的各个部件出来的成品水的质量。RO的成品一般测量电导率或总溶解固体TDS，EDI产水一般测量电阻率（M.cm）。传感器#1：用于测量进入EDI组件的水的质量（电导率）。传感器#2：用于测量EDI成品的质量（电阻率）。控制器：提供包括启动和自动操作在内的系统控制。可以直接控制电源。可以包括EDI数字化控制以优化EDI性能。应该包括EDI流量过低时关断电源的保护程序。应该在RO电导率高于设定值或EDI电阻率低于设定值时报警。在自动冲水模式中，应该能够将RO的成品水转换到下水道直到获得初始电导率的品质这可以防止EDI的离子过载，减少EDI的维修频率。可以按照用户的要求增加其它的保护措施。可以跟工厂的主控制器进行通讯。电源供给：给EDI模块提供直流（DC）电压的电力源，应该有电流限制，并且能被系统控制器关断。为保护EDI模块，电源应在EDI模块的任何水流的流量低于设定值时自动关断。压力调节阀：防止产生过大的预处理压力的波动。XL系列EDI模块：通过Electropure的电去离子技术来实现净化的净化器。它将RO产水分成两股流体，EDI产水和EDI浓水流。只有很少的一部分(0.05gpm)EDI极水流入下水道。EDI模块可以并到一块儿运行以获得更大的流量。EDI的浓水流可以重新送回到RO的进水中（选择1），或者加以回收用作其它用途，或者经下水道排出（选择2）。没有必要将浓水进行循环一次性通过模块可使系统简化。EDI产水的压力应比浓水的压力高以防止反向泄露和品质降低。建议使用（隔膜阀或针形阀）阀门和转子流量计测量EDI模块的流量并对浓水和极水的流量加以控制。这使得下部流体的出口压力降到最低。如果设置恰当，这些控制有助于最大限度提高效率。在一个系统的设计考虑中，注意任何反压（或背压）是都会对已淡化的产品水品质产生影响，并且，如果这种影响过大，就会损坏模块，这一点是非常重要的。气体排放：注意极水废液中含有水和气体。气体包括Cl2(大部分溶解)、H2和O2。这些气体必须被安全排出。这是OEM和用户的职责。注意到H2的爆炸极限水平（LEL）为4%，所以这种气体必须分散，加以稀释。正常的安全范围是LEL水平为25%，或低于1%。一个EDI模块的P&ID设计P&ID中EDI模块的符号至今仍未确定。以下是推荐使用的符号。这种符号与RO组件的符号相似，又能反映出模块之间的几种连接关系和EDI模块的电气特性。这种符号在P&ID中可按下面的方式进行连接：产品水淡水进水浓水出水极水出水浓水进水极水进水+产品水淡水进水浓水出水极水出水浓水进水极水进水+图3：一个简单EDI系统的P&ID图

多模块设计多个模块可以并列安装到一个框架内，以获得较高的流量系统。这种设计思想实际上可以获得的流量是没有限制的。所有的同种型号的Electropure模块有着相似的水力学原理。正因为如此，可以采用单管道系统对进水、浓水和极水装上支管来给各个模块供水。模块之前的压力降差异应该是小于±15%。然而，这种多支管的设计应该使所有模块的进水口压力相同，从而得到相同的进水速率。在可能的地方，多个支管要保持对称。Electropure建议，这些支管的尺寸要稍微大一些，以使各个支管中的压力降达到最低。在每个模块上最好还要装上流量开关，这样在达到报警条件（上面）时能够报警。当然，也可以在流入模块的三个主要的进水处只装一个流量开关。如果是更多的模块数量，应该在每一类水流中安装独立的流量开关。电压可以并列加到每个模块上。一个直流（DC）电源或一个电压可控硅整流器可以同时驱动多个模块。建议作为监视设备，每个模块的电流应该可以测量。对于单个模块来说，限流特性可以对模块起到保护作用；对于共用一个电源的多模块系统，对于每个模块应该安装保险丝并能单独报警。每个模块出口（浓水和产水）的取样阀（Testcock）有助于判断框架上每个模块的性能。带有二级RO系统的设计带有二级RO听起来好象是EDI产水品质提高的一个优点，这其中有一个设计上的错觉。一般而言，RO-RO-EDI的性能并不一定能象RO-EDI那样好。典型的二级RO系统的电导率常常低于1-2微西门子，进入到浓水/极水中的水的电导特性不够，所以模块电阻会上升，电流会下降。模块就不能将离子从主进水流（穿过膜）中迁移到浓水中，产品水的品质也会受到影响。如果RO的水电导率小于2μS/cm，浓水的进水电导率应设计在10~100μS/cm范围内，使浓水出水电导率达到40~100μS/cm的理想值。在系统中的物质平衡可从通过浓水进出口浓度和回收率进行计算。为了优化带有二级RO-EDI系统，可以采用好几种系统设计方案：从第一级RO（>20μS/cm）产水中给浓水和极水供水，或者从二级RO（>20μS/cm）进水，选择取决于电导率。在浓水和极水中加盐（NaCl，优良的盐），大约维持电导率在10~100μS/cm以达到在浓水出水口电导率为40~100μS/cm。循环浓水形成进出——出水的循环系统，这种作法我们并不推荐，因为如果加盐（NaCl）会更简单和更好，可以避免硬度离子的累积而结垢，并且浓水循环会导致细菌的繁衍。将第二级RO全部去掉，或者将它跟第一级RO并联安装，以提高系统的处理能力（RO-EDI）。在UPS24标准的注射用水中，应用RO-EDI-RO工艺，将第二级RO安装在EDI之后作为最后的膜分离应用。安装说明安全性请在安装前阅读并理解本手册的安全部分。请培训你的同事，使其充分理解EDI模块的安全设计和安全操作。最关键的安全主题是在有水的条件下使用本电气设备、以和对在电极附近产生的气体的处理。模块操作处理模块在设计上轻巧、紧凑。即使如此，也不要轻易在模块的铝板和电气接头处抬起模块。不要采用管口末端抬起模块。在铝质框架结构上有8处可抬举模块的固定点。装配方式选项参阅第十章的“装配方式建议”图纸。固定组件，将19个正面螺栓可以用扭矩扳手上紧。模块可以按照多种不同的方式进行装配。最常见的方式是安装在L型或U型支架上，确保模块能安全稳定地放置在支架上。模块可以独立固定，周边是垂直的支架。然后，通过在模块顶部的任意二个固定孔可以将模块安全的固定。模块也可以用3/8的杆通过顶部四个相同的孔将其悬挂固定。模块前面或后面的固定孔不能上螺丝，因为在调整螺栓的过程当中，会束缚和压迫模块的部件。其中一个平板在调整扭矩过程中能够自由移动。模块安装方向Electropure的EDI模块在设计上能够安装在立式或者说垂直位置，气体能够被收集在一个室中。如果模块安装在水平位置，气体就会被禁锢在腔体中，影响离子的去除。管道和软管连接标准模块给主进水和产水提供了1”的内螺纹接口（FNPT）。这些连接材料都是高强应工程塑料。在安装之前，为了防止损坏和随后的泄露，对螺纹的保护非常重要。在旋转螺纹时用工具卡住接口以防止它转动。如果在上紧的过程中，接口螺纹不能固定，它们可能开裂且需要返回工厂进行维修。用特氟隆（Teflon）带或纯TFE胶对螺纹进行密封。不要使用用于金属螺纹的密封剂，因为它常常含有能削弱聚合物材料作用的溶剂。即使是“FDA认可”的管道密封剂也含有这种溶剂。使用含有溶剂的管道密封剂，将会使Electropure的质保条款失去效力。不要过紧地旋转螺纹。开始可缠上一半螺纹，留出线头，再用特氟隆带接着沿螺纹方向继续缠绕。螺纹可重叠一半的特氟隆带的宽度。将外螺纹接头拧进模块上的1”1”卫生级快速连接是可以选择的。这个选项带有两个1”Sani-techtm卫生级管件接口，接口处有保护帽。丁腈橡胶（Buna-N）密封圈和快开式管卡。浓水和极水的软管连接为3/8”和1/4”（见模块图纸），而且是插入式，自密封形式。极水出水管道是“黄色”。有公制软管转换接头供选择。参阅第10章的模块图纸。接地模块本身通过固定到支架上接地，电源通过主直流（DC）系统接地。模块所有的导电部件都接到一根接地的绿色导线上。这根导线要由有合格资格的电气工程师将其在适当的位置上与大地相连。由于水也能导电，电流能通过水导通到大地。好的设计上是在各个进水口和出水口提供一个“T”形连接头，通过导电体能直接连到大地（如：带导线的不锈钢棒）。注意，电测量仪表，如电导率和电阻率探头，如果通过测量流体的电流/电压或者测量到地的电阻产生偏差，它们可能给出的读数都会有误差。说明：直流电源供给可能包含高或低频率的有规则的交流（AC）成份。电源连接和接线规定直流（DC）电源要与模块的阳极和阴极牢固连接。吸引阴离子的为阳极，吸引阳离子的