a电去离子和树脂电再生技术的研究进展.doc

电去离子和树脂电再生技术的研究进展 ? ? 1 电去离子净水技术[1,2] 1.1 原理 电去离子（electrodeionization,简称EDI）净水技术是一种将离子交换和电渗析膜技术相互有机地结合在一起、只用电来除去水中离子的脱盐净水的新方法，国内称之为填充床电渗析脱盐法。 ? 图1所示是EDI净水设备工作原理图。 EDI技术中，利用极化现象，在膜或树脂与水的界面上发生水的电离，使水电离出H+和OH—离子，它们不断自再生失效树脂，这一过程是EDI技术的核心基础。通俗地讲，在普通电渗析的淡水室内填充混合树脂，实现了 1）出水水质变好，在进水电导率 40 μS/cm下，出水电阻率达15MΩ·cm以上； 2）设备连续运行，树脂自行再生。 优点： 1）连续出水，不设备用设备； 2）工作稳定可靠，无人值守，为实现自动化创造条件； 3）自行再生，不消耗酸碱，环境效益好； 4）运行成本低，易于普及推广； 5) 能除细菌和热原，能除硅。 EDI与反渗透（RO）相结合的RO-EDI脱盐系统，将成为本世纪制备高纯水用的主流脱盐系统，将逐步代替离子交换。RO-EDI脱盐系统将不断提高市场占有率，有人估计将来可达85%左右。 1.2 发展历史 1）国外： 1955年美国用EDI净水设备处理放射性废水； 1987年美国millipore公司首先实现EDI净水设备生产的产业化； 1991年Ionics公司进行EDI净水设备改型，并实现产业化， 美国EDI净水设备产品：electropure ，Elix系列（Millipore公司）， E-cell（加拿大与日本合作，现已被美国通用电气公司收购），Ionpure。 2）国内： 70～80年代，实验研究进入用自来水一步制备高纯水的误区； 84年????????? 1103型纯水器； 96～97年 清华大学EDI及相关技术研究成果： 《电去离子纯水器》实用新型专利 （Z5）； 《等空隙填充床电渗析器》实用新型专利（Z9）； 《电去离子软水方法及所用装置》发明专利（Z5）； 《离子交换树脂的电再生方法及装置》发明专利 （Z4）； 用反应叠加实用模型解释EDI过程。 97～2000年 以下单位参与EDI研究： 天津大学和军事医学科学院； 杭州水处理技术研究开发中心； 外资湖州欧美公司(卷式EDI净水设备) 1.3 现状 我国开始进入EDI产品产业化的门槛，EDI产品的最大用户火力发电厂刚开始使用，电网内有120t/h EDI净水设备，宝钢自备电站有240t/h EDI净水设备。山东有6～7家自备电站使用EDI产品。中国是个大国，不是进口几台EDI净水设备就能满足要求。市场很大，产品利润空间还不小。利用国内离子交换膜等国产材料批量生产EDI设备逐步提高市场占有率，生产出价廉性能与国外产品相媲美的产品。 2 离子交换电再生技术 2.1 体外电再生系统[3~5] 在EDI净水设备运行时膜和树脂与水的界面上不断地进行的水的电离，电离所产生的H+和OH—离子不断地再生着失效的离子交换树脂，从而使EDI净水设备的出水水质很好。因此，EDI净水设备运行中能再生失效树脂是其固有的特性，这一特性能否直接加以利用，也就是直接利用EDI净水设备来再生普通离子交换器中的失效树脂。这时，EDI净水设备变为用来再生失效树脂用的体外电再生器，只要源源不断地将失效树脂从进口送入，在直流电场的作用的下就有再生好的树脂从出口连续流出，在EDI净水设备体内，进行着树脂的电再生过程。这样，就利用这种体外电再生器代替了原来离子交换器再生所用的酸碱再生系统，实现了失效离子交换树脂的体外电再生。这种体外电再生失效树脂的系统如图2所示。 图2 离子交换树脂体外电再生系统图 这种离子交换树脂体外电再生构思最初来源于EDI净水设备中水的电离，这一体外电再生系统正确性的直接验证是由目前正在使用的近万套EDI净水设备所提供的，这些EDI净水设备能可靠地运行不就是树脂电再生正在EDI净水设备中进行的例证吗？然而，人们并不满足于这种验证，设计了种种实验装置，演示了树脂电再生过程，测定了有关数据，论证了实施树脂电再生的可行性。 2.2 可行性论证 1）河北建筑科技学院 李福勤等[6]受本树脂电再生法这一发明的启发，设计了淡水室为200mm×100mm×10mm的 EDI净水设备试验装置，测定了影响混床离子交换树脂电再生的有关参数。试验证实，该试验装置可使树脂充分再生，树脂再生的效果极好，试验显示了树脂电再生技术有良好的可行性。确定该试验装置的再生电压为30V，再生时间为40min，计算得出淡水室流速为0.5