一、EDI原理
EDI为 ElectroDeIonizer 之缩写
EDI 之去离子机制为离子树脂之应用如下:(以Na+代表阳离子,以Cl-代表阴离子)
R-OH + Cl- R-Cl + OH-
R-H + Na+ R-Na + H+
但离子树脂使用后即饱和. 因此传统之离子树脂塔须定期再生后才可继续使用.
事实上,EDI是利用电透析之程序原理,来执行再生的一种去离子设备.由于外加一直流电场及配合阳离子交换膜(Cation exchange membrane); 阴离子交换膜(Anion exchange membrane)组合为一膜对(Cell pair); 并形成浓缩水道(brine stream)及稀释水道(dilute stream).如下图:
EDI之再生步骤如下:
1. 树脂中之阳离子,在直流电场中,透过隔邻之阳离子树脂向负极移动,并透过阳离子交换膜移动至浓缩水道.(Cation moving through cation exchange resin toward cathode)
2. 树脂中之阴离子,在直流电场中,透过隔邻之阴离子树脂向正极移动,并透过阴离子交换膜移动至浓缩水道.(Anion moving through anion exchange resin toward anode)
3. 直流电场解离水分子为H+及OH-,并直接再生离子树脂.
4. 离子树脂之角色为去离子,及作为离子位移之架桥.(Conductive pathway or Ion transfer medium)
5. 在直流电场下;树脂一直保持于连续式去离子及再生之状态.
EDI之公式:
1. 水解离之电能:
H2O H+ + OH- E= -ΔG/F ΔG= RT ln Kw E=0.828 V
2. 离子去除之电能(法拉弟定律):
二、EDI流程
EDI流程说明：
如上图所以示之流程,数组内含混床型树脂之膜对(Cell pair)组合为一只EDI膜块(Stack),并形成a.稀释水道(Dilute stream),浓缩水道(Concentration stream),及最外两侧电极板旁之电极水道(Electrode stream),以E-CELL EDI 膜块为例.为36组膜对(cell pair)即为36组稀释水道(dilute stream)及37组浓缩水道(Concentration stream)及正极板水道;负极板水道。在膜块二侧则为正极板和负极板.一般极板之材质可为不锈钢,或钛镀白金或其它合金等.
a. 稀释水道(dilute stream):为内含混床型树脂之水道.为EDI去离子机制发生之主要区域
b. 浓缩水道(Concentration stream):容纳自邻近稀释水道穿透过离子交换膜之离子,因电性同性相斥之原因.阴阳离子皆会保留在此水道中.
c. 电极水道(Electrode stream):电极板侧之水道,在正极板侧会产生氧气,负极板侧则会产生氢气.反应如下:
负极: 2H+ +2 e- H2
正极: 4OH- 2H2O + 4e- + O2
每一EDI stack操作时约每一安培约产生氢气流量:6.965cc/min. 氧气:3.48cc/min.
RO水直接进入稀释水道(Dilute stream),经离子树脂去离子后,产水则为超纯水排出。浓缩水道(Concentration stream)则经浓缩循环泵输送回至浓缩进水。一部份之浓缩水则由浓缩排水排出,浓缩水并提供作为电极水道进水。电极水道因邻近极板,而会产生气体,故直接从电极排水排出。部份之RO水则补充因浓缩排水及电极排水损失之浓缩循环水量。
EDI 之回收率: EDI产水量(超纯水) / ( EDI产水量(超纯水) + 浓缩排水量 + 电极排水量) X100%
一般为80%至95%
EDI之压力差 |
