EDI系統

EDI（Electrodeionization）是一種將離子交換技術、離子交換膜技術和離子電遷移技術相結合的純水製造技術。它巧妙的將電滲析和離子交換技術相結合，利用兩端電極高壓使水中帶電離子移動，並配合離子交換樹脂及選擇性樹脂膜以加速離子移動去除，從而達到水純化的目的。

因而，這裏的EDI系統是一種純水製造系統。

在EDI除鹽過程中，離子在電場作用下通過離子交換膜被清除。同時，水分子在電場作用下產生氫離子和氫氧根離子，這些離子對離子交換樹脂進行連續再生，以使離子交換樹脂保持最佳狀態。

EDI超純水設備超純水製造歷史進程，第一階段：預處理過濾器——＞陽牀——＞陰牀——＞混合牀；第二階段：預處理過濾器——＞反滲透——＞混合牀；目前階段：預處理過濾器——＞反滲透——＞EDI（無需酸鹼） 　近幾十年以來，混牀離子交換技術（D）一直作為超純水製備的標準工藝。由於其需要週期性的再生且再生過程中消耗大量的化學藥品（酸鹼）和工業純水，並造成一定的環境問題，因此需要開發無酸鹼超純水系統。 　正因為傳統的離子交換已經越來越無法滿足現代工業和環保的需求，於是將膜、樹脂和電化學原理相結合的EDI技術成為水處理技術的一場革命。其離子交換樹脂的的再生使用的是電能，而不再需要酸鹼，因而更滿足於當今世界的環保要求。

電去離子(EDI)系統主要是在直流電場的作用下，通過隔板的水中電介質離子發生定向移動，利用交換膜對離子的選擇透過作用來對水質進行提純的一種科學的水處理技術。電滲析器的一對電極之間，通常由陰膜，陽膜和隔板(甲、乙)多組交替排列，構成濃室和淡室(即陽離子可透過陽膜,陰離子可透過陰膜)。淡室水中陽離子向負極遷移透過陽膜,被濃室中的陰膜截留;水中陰離子向正極方向遷移陰膜,被濃室中的陽膜截留，這樣通過淡室的水中離子數逐漸減少，成為淡水，而濃室的水中，由於濃室的陰陽離子不斷湧進，電介質離子濃度不斷升高，而成為濃水，從而達到淡化、提純、濃縮或精製的目的。 ^[1] 

自從1986年EDI膜堆技術工業化以來，全世界已安裝了數千套EDI系統，猶其在製藥、半導體、電力和表面清洗等工業中得到了大力的發展，同時在廢水處理、飲料及微生物等領域也得到廣泛使用。

EDI設備是應用在反滲透系統之後，取代傳統的混牀離子交換技術（MB-DI）生產穩定的超純水。EDI技術與混合離子交換技術相比有如下優點:

①水質穩定

②容易實現全自動控制

③不會因再生而停機

④不需化學再生

⑤運行費用低

⑥廠房面積小

⑦無污水排放

EDI工作原理:

EDI模塊將離子交換樹脂充夾在陰/陽離子交換膜之間形成EDI單元。EDI工作原理如圖1所示。 EDI模塊中將一定數量的EDI單元間用格板隔開，形成濃水室和淡水室。又在單元組兩端設置陰/陽電極。在直流電的推動下，通過淡水室水流中的陰陽離子分別穿過陰陽離子交換膜進入到濃水室而在淡水室中去除。而通過濃水室的水將離子帶出系統，成為濃水。EDI設備一般以二級反滲透（RO）純水作為EDI給水。25℃下二級RO純水電導率一般在5-0.5μS/cm（視一級RO水電導率的大小，二級RO水的電導率會有變動，但正常的二級RO水也不應高出這個範圍），25℃下經過EDI系統處理後產生的純水電阻率可以達18·25 MΩ·cm或更高（理論PH為7的絕對純水的電阻率約為18.29MΩ·cm，其中超純水的電阻率約是18.248MΩ·cm，換言之，處理得當的EDI產水在電阻率這一項指標上，完全能達到超純水的標準。），根據工藝用水用途和實際系統配置設置，EDI系統廣泛適用於製備電阻率要求在10-18 MΩ·cm(25℃)的純水。

(1)EDI進水電導率的影響。在相同的操作電流下，隨着原水電導率的增加EDI對弱電解質的去除率減小，出水的電導率也增加。如果原水電導率低則離子的含量也低，而低濃度離子使得在淡室中樹脂和膜的表面上形成的電動勢梯度也大，導致水的解離程度增強，極限電流增大，產生的H+和OH-的數量較多，使填充在淡室中的陰、陽離子交換樹脂的再生效果良好。

(2)工作電壓-電流的影響。工作電流增大，產水水質不斷變好。但如果在增至最高點後再增加電流，由於水電離產生的H+和OH-離子量過多，除用於再生樹脂外，大量富餘離子充當載流離子導電，同時由於大量載流離子移動過程中發生積累和堵塞，甚至發生反擴散，結果使產水水質下降。

(3)濁度、污染指數(SDI)的影響。EDI組件產水通道內填充有離子交換樹脂，過高的濁度、污染指數會使通道堵塞，造成系統壓差上升，產水量下降。

(4)硬度的影響。如果EDI中進水的殘存硬度太高，會導致濃縮水通道的膜表面結垢，濃水流量下降，產水電阻率下降;影響產水水質，嚴重時會堵塞組件濃水和極水流道，導致組件因內部發熱而毀壞。

(5)TOC(總有機碳)的影響。進水中如果有機物含量過高，會造成樹脂和選擇透過性膜的有機污染，導致系統運行電壓上升，產水水質下降。同時也容易在濃縮水通道形成有機膠體，堵塞通道。

(6)進水中CO2的影響。進水中CO2生成的HCO3-是弱電解質，容易穿透離子交換樹脂層而造成產水水質下降。

(7)總陰離子含量(TEA)的影響。高的TEA將會降低EDI產水電阻率，或需要提高EDI運行電流，而過高的運行電流會導致系統電流增大，極水餘氯濃度增大，對極膜壽命不利。

另外，進水温度、pH值、SiO2以及氧化物亦對EDI系統運行有影響。

(1)進水電導率的控制。嚴格控制前處理過程中的電導率，使EDI進水電導率小於40μS/cm，可以保證出水電導率合格以及弱電解質的去除。

(2)工作電壓-電流的控制。系統工作時應選擇適當的工作電壓-電流。同時由於EDI淨水設備的電壓-電流曲線上存在一個極限電壓-電流點的位置，與進水水質、膜及樹脂的性能和膜對結構等因素有關[4]。為使一定量的水電離產生足夠量H+和OH-離子來再生一定量的離子交換樹脂，選定的EDI淨水設備的電壓-電流工作點必須大於極限電壓-電流點。

(3)進水CO2的控制。可在RO前加鹼調節pH，最大限度地去除CO2，也可用脱氣塔和脱氣膜去除CO2。

(4)進水硬度的控制。可結合除CO2，對RO進水進行軟化、加鹼;進水含鹽量高時，可結合除鹽增加一級RO或納濾。

(5)TOC的控制。結合其他指標要求，增加一級RO來滿足要求。

(6)濁度、污染指數的控制。濁度、污染指數是RO系統進水控制的主要指標之一，合格的RO出水一般都能滿足EDI的進水要求。

(7)Fe的控制。運行中控制EDI進水的Fe低於0.01

mg/L。如果樹脂已經發生了“中毒”，可以用酸溶液作復甦處理，效果比較好。 ^[1] 

(8) EDI系統進水水質要求

綜合以上各方面的分析，對於EDI進水的水質要求如表所示，可以保證其出水指標達到電子行業半導體制造需要的高純水的要求。

EDI技術被製藥工業、微電子工業、發電工業和實驗室所普遍接受。在表面清洗、表面塗裝、電解工業和化工工業的應用也日趨廣泛。 YR-EDI 進水要求成 分 範 圍總可交換陽離子（包括Co2） ＜ 25mg/L（以CaCo3計） PH值 5-9 硬度（CaCo3計） ＜ 0.1 ＜ 0.5 ＜ 0.75 ＜ 1.0 回收率 95% 90% 85% 80% 活性Sio2 ＜ 0.5mg/L 總有機碳（TOC） ＜ 0.5mg/L 遊離氧 ＜ 0.5mg/L YR-EDI 技術規格參 數 範 圍單個模塊流量 7.2-15GPM（1.6-3.4m3/h）正常回收率 80-95% 温度 40-100°F（5to38°C）進口壓力 45-100psi（3.1-6.8Bar）輸入電壓 600VDC（最大）電耗 0.32-0.66KW.h/m3 外形尺寸 12"Wx24″Hx19"D 300mmWx610mmHx(90mmD)

1、半導體及電子行業-超純水

2、生物及製藥行業-純化水

3、發電廠-鍋爐補給水

4、表面塗裝

5、消費品及化妝品行業

6、代替各類蒸餾水

7、其它對水的純度要求高的行業 ^[1]