制備超純水的分層床EDI組件的開發(fā)及試驗研究.pdf

1、電去離子(electrodeionization簡稱EDI)是結(jié)合離子交換樹脂和離子交換膜，在直流電場的作用下實現(xiàn)深度離子脫除的新型膜分離技術(shù)。它具有無需化學(xué)再生和離子深度脫除的特性，已在超純水制備領(lǐng)域獲得日益廣泛的應(yīng)用。然而現(xiàn)有組件多是淡化室采用離子交換樹脂混床填充，即混床EDI(Mixed Bed EDI)組件，此類組件淡化室中離子傳遞受阻礙，尤其是弱解離物質(zhì)脫除不足，產(chǎn)水電阻率16M·cm左右，而且能耗較高，膜堆易于結(jié)垢導(dǎo)致長期運

2、行穩(wěn)定性較差。因此迫切需要開發(fā)新的組件形式，促進EDI技術(shù)的進一步完善。
　　 本文提出一種分層床EDI(Layered Bed EDI)組件，淡化室內(nèi)樹脂分為三層填充，依次為強化傳遞層、再生陰樹脂層和拋光層，各樹脂層承擔不同的功能，通過各層樹脂的匹配以強化離子傳遞。實驗采用實驗室自制的一級一段分層床EDI組件，以一級反滲透產(chǎn)水為原水，考察了淡化室樹脂層內(nèi)樹脂比例、類型和樹脂層高以及濃縮室的樹脂填充方式對脫鹽性能的影響;考察了電

3、流、淡水流量、原水電導(dǎo)率等因素的影響，優(yōu)化了組件操作條件;分析了組件中膜的物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化對EDI過程的影響。
　　 研究結(jié)果表明，為達到較高的脫鹽率(＞16MΩ·cm)，拋光層中不適合采用混床樹脂，采用陽床較好，而強化傳遞層宜采用混床;各層選擇凝膠樹脂優(yōu)于大孔樹脂;各樹脂層高度比為4∶3∶1時脫鹽率最高;濃縮室的樹脂以分層床的填充形式較好。
　　 組件的脫鹽性能受操作電流、原水電導(dǎo)率和淡水流量的影響。其他操作條件不

4、變時，產(chǎn)水電阻率隨著操作電流的增大先上升后下降，存在最佳操作電流;隨原水電導(dǎo)率的增大先上升后下降;隨著淡水流量的增大下降。
　　 組件長期運行過程中異相離子交換膜物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)變化，包括陰膜降解、膜中異相結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的裂隙、膜面結(jié)垢等將造成脫鹽性能的降低。
　　 組件在淡水流量為36L/h，濃水流量為4L/h，原水電導(dǎo)率為4±0.5μS·cm-1，操作電流為650mA運行時產(chǎn)水電阻率大于16MΩ·cm，噸水電耗0.31KW·