1.高純水設(shè)備(C高純水設(shè)備)技術(shù)簡(jiǎn)介:高純水設(shè)備（Electrodeionization）又稱連續(xù)電除鹽技術(shù)，它科學(xué)地將電滲析技術(shù)和離子交換技術(shù)融為一體，通過陽(yáng)、陰離子膜對(duì)陽(yáng)、陰離子的選擇透過作用以及離子交換樹脂對(duì)水中離子的交換作用，在電場(chǎng)的作用下實(shí)現(xiàn)水中離子的定向遷移，從而達(dá)到水的深度凈化除鹽，并通過水電解產(chǎn)生的氫離子和氫氧根離子對(duì)裝填樹脂進(jìn)行連續(xù)再生，因此高純水設(shè)備制水過程不需酸、堿化學(xué)藥品再生即可連續(xù)制取高品質(zhì)超純水，它具有技術(shù)*、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，是水處理技術(shù)的綠色革命。
2.高純水設(shè)備 工作原理
1)結(jié)構(gòu) 高純水設(shè)備由電極、淡水通道、濃水通道構(gòu)成。交替排列的陰陽(yáng)離子交換膜分別構(gòu)成淡水和濃水流道，離子交換樹脂以一定的方式填充于其間，和陰陽(yáng)電極一起組成了高純水設(shè)備單元。
2)原理 待處理的原水通過淡水室,該室包含陰陽(yáng)離子交換樹脂,陰、陽(yáng)離子交換膜，離子交換樹脂把原水中的陰陽(yáng)雜質(zhì)離子交換掉，從而可以產(chǎn)和高品質(zhì)的水。在模塊的兩端各有一個(gè)電極，一端是陽(yáng)極，另一端是陰極，通入直流電后，在濃水室、淡水室和極水室中都有電流通過。陰極吸引離子交換樹脂中的陽(yáng)離子，陽(yáng)極度吸引離子交換樹脂中的陰離子，這樣離子就通過樹脂而產(chǎn)生了遷移，在電勢(shì)的作用下離子通過相應(yīng)的離子交換膜而進(jìn)入濃水室。一旦離子進(jìn)入濃水室后就無法遷回到淡水室了。濃水室由陰膜和陽(yáng)膜構(gòu)成，陽(yáng)膜只許陽(yáng)離子通過，陰膜只許陰離子通過。在電勢(shì)的作用下，陽(yáng)離通過陽(yáng)膜進(jìn)入濃水室后，無法通過陽(yáng)膜只能留在濃水室中，從而陰離子也只能留在濃水室中，從而達(dá)到了凈化水質(zhì)的作用。
同時(shí)，在一定的電流密度下，樹脂、膜、水之間的界面處因產(chǎn)生濃差極度化而迫使水分解成H+和OH—，從而再生了樹脂。
濃水循環(huán)系統(tǒng) 在系統(tǒng)中設(shè)置濃水循環(huán)系統(tǒng),一方面可通過增加濃水室的電導(dǎo)率而減小濃水室的電阻,另一方面濃水室保持較高的流量也可以減少結(jié)垢的可能性.一般保持濃水室的電導(dǎo)率為150-500μs/cm.
加鹽系統(tǒng) 由于高純水設(shè)備系統(tǒng)趤水電導(dǎo)率低,可能達(dá)不到相應(yīng)的濃水電導(dǎo)率,為了保持足夠大的電流通過模塊,須在濃水室中加入鹽以達(dá)到相應(yīng)的濃水電導(dǎo)率,減少濃水室的電阻.因此系統(tǒng)設(shè)置了加鹽系統(tǒng).當(dāng)濃水循環(huán)泵啟動(dòng)時(shí)同時(shí)啟動(dòng).
極水排放 小部分循環(huán)的濃水通過極水室后直接排污,極水帶走部分雜質(zhì)離子和電極反應(yīng)的產(chǎn)物,如H2、O2和CL2，一些CL2會(huì)溶解于水中。這樣氧化劑的存在不利回收，并且極水排放量很少故須把它排污掉。極水排污不回收利用。兩個(gè)電極的極水由濃水補(bǔ)充.(陰極化學(xué)反應(yīng):2H2O+2e-=2OH-+H2,生成氫氣,PH值高,易產(chǎn)生結(jié)垢,水從陰極得到電子,陽(yáng)極反應(yīng): 2H2O=4H++O2+4e-;2CL-=CL2+2e-,生成氧氣,生成氯氣,PH值低,陽(yáng)極從水中得到電子)
濃水排放 濃水側(cè)的陽(yáng)離子交換膜PH值很低(H+多),濃水側(cè)的陰離子交換膜PH值很高(OH-離子多),極端的高PH值容易導(dǎo)致結(jié)垢,濃水室保持咬高的流速可以減少結(jié)垢,所以設(shè)置濃水循環(huán),同時(shí)濃水室中被濃縮的離子濃度如果超過一定的極限就會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢.為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生,因此需要少量的濃水排污,排掉的濃水通過濃水補(bǔ)充閥補(bǔ)充.
3.E-CELL的運(yùn)行要求
為了能使E-CELL系統(tǒng)產(chǎn)生高品質(zhì)的水,須滿足4 個(gè)條件:適量的進(jìn)水,合適的電流、可接受的流量和操作壓力。如果哪個(gè)條件沒有滿足，系統(tǒng)就不能產(chǎn)生高品質(zhì)的水。
3.1進(jìn)水要求
進(jìn)水的各項(xiàng)要求,其中影響*大的是以下三個(gè)要求：TEA、CO2和硬度。
1)總可交換陰離子
E-CELL模塊能夠處理的原水*多含有25ppm的陽(yáng)離子和25ppm的陰離子。(以CaCO3計(jì))。進(jìn)水當(dāng)中的陰離子是平衡的，但大部分進(jìn)水當(dāng)中含有CO2，它可以在模塊內(nèi)轉(zhuǎn)化為陰離子（HCO-3 和CO32- ）。因此總可交換陰離子數(shù)量是比總可交換陽(yáng)離子數(shù)大。
由于TEA比TEC大，所以我們只要計(jì)算進(jìn)水和TEA就可以了。如果TEA小于25ppm(以CaCO3計(jì))，TEC必定小于25ppm。這樣就滿足了E-CELL的進(jìn)水要求。
進(jìn)水電導(dǎo)率并不能反映進(jìn)水中各種離子的含量，因此我們要做一個(gè)詳細(xì)的水質(zhì)分析報(bào)告以確定離子的組成。
如果進(jìn)水中TEA超過了25ppm，就不能進(jìn)入E-CELL模塊進(jìn)行處理了。模塊也不能產(chǎn)高品質(zhì)的水。此時(shí)，E-CELL前面的水處理設(shè)備應(yīng)該進(jìn)行調(diào)整。
2）CO2 CO2往往是導(dǎo)致E-CELL系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)差的*主要的原因。當(dāng)CO2影響TEA
時(shí)，系統(tǒng)就不能產(chǎn)出高品質(zhì)的水了?？梢酝ㄟ^RO調(diào)整進(jìn)水PH的值或增設(shè)除CO2器來去除CO2。一般我們可根據(jù)CO2的量估計(jì)出以CaCO3計(jì)的TEA的量。
Xppm CO2=2XppmTEA（以CaCO3計(jì)）
3）硬度
在模塊內(nèi)部，陰離子膜表面的PH值為13-14。這么高的PH值是很容易產(chǎn)生硬度結(jié)垢的。為了防止結(jié)垢現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)水的硬度須小于1 ppm（以CaCO3計(jì)），如果硬度大于1ppm就肯定會(huì)產(chǎn)生硬度結(jié)垢。
進(jìn)水硬度小于1ppm時(shí)，如果濃水室硬度太高仍有可能結(jié)垢。為了避免這種結(jié)垢，一部分通過計(jì)算而得出的濃水須被排掉。這部分濃水就是濃水排放，一般用來設(shè)E-CELL系統(tǒng)的回收率。
3.2操作電流
為了使E-CELL系統(tǒng)能夠產(chǎn)出高品質(zhì)的水,通過模塊的電流須能夠滿足對(duì)進(jìn)水當(dāng)中離子的遷移。一般來說，進(jìn)水中離子越多，所需的電流也就越大。另外為了去除硅也需要更大的電流。
3.3流量
1）淡水流量
淡水流量是模塊內(nèi)部冷卻水的主要來源。如果模塊在*小允許流量以下運(yùn)行，模塊內(nèi)部可能會(huì)產(chǎn)生局部過熱。這種過熱可以引起模塊內(nèi)部組分的損壞并導(dǎo)致泄漏，這些泄漏不能通過上緊螺栓而阻止。
如果模塊在*大允許流量以上運(yùn)行，通過模塊的壓降會(huì)變得太大并很難使它達(dá)到平衡。在高流量下，模塊不能連續(xù)不斷地產(chǎn)生高品質(zhì)的水。
2）濃水流量
濃水流量是從淡水流中遷移過來的所有離子的匯集點(diǎn)。雖然此流量也有一定的范圍，但流量本身并無設(shè)定值，僅是被跟蹤而已。濃水進(jìn)口和出口壓力須小于淡水壓力，因此我們?cè)O(shè)定的是壓力而不是流量。濃水流量可以顯示模塊的性能。
如果模塊的電阻太高，電流無法通過模塊。濃水流量可以調(diào)節(jié)模塊電阻以增加電流（或者減少電壓）。
運(yùn)行期間，從淡水中遷移走的離子都匯集在濃水流中。濃水又不斷的循環(huán)以進(jìn)一步增加濃水電導(dǎo)率，同時(shí)減少模塊電阻。濃水循環(huán)可以高的流速運(yùn)行。高流速可產(chǎn)生高流量通過濃水室，減少結(jié)垢的機(jī)率。如果低于*低流量，流水室無法防止結(jié)垢的發(fā)生。同時(shí)，可能也會(huì)產(chǎn)生一些局部過熱而造成模塊組成破壞并泄漏。
濃水室當(dāng)中被濃縮的離子濃度如果超過了溶解極限會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢。為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，少量的濃水應(yīng)該排污。排掉的濃水量通過濃水補(bǔ)充閥來補(bǔ)充。濃水排放量由回收率來設(shè)定，同時(shí)也由進(jìn)水流量和進(jìn)水硬度水平來決定，濃水室電導(dǎo)率應(yīng)該保持在150和500μs/cm之間，這樣可使模塊內(nèi)通過有效的電流。
對(duì)于電導(dǎo)率很低的系統(tǒng)，在要求的回收率下達(dá)到*小的濃水室電導(dǎo)率都是很困難的，在這種情況下，可直接往濃水循系統(tǒng)內(nèi)加入鹽以增加電導(dǎo)率。
注意：決不要為增加濃水循環(huán)電導(dǎo)率而增加回收率。濃水排放一定要根據(jù)所要求的回收率來設(shè)定。如果減少了濃水排放量，回收率超過*大允許回收率，會(huì)使?jié)馑议_始結(jié)垢。結(jié)垢的原因是濃水循環(huán)路中硬度和硅含量的增加。
3）濃水排放量
由淡水流遷移過去的離子須從模塊中排掉。這里由濃水排放量不從模塊中排掉,它們將在濃水室中迅速聚集并在模塊上結(jié)晶析出。為了防止這類的膜損壞。少量的濃水須排掉。Ca2+ 和M g2+離子首先在模塊內(nèi)結(jié)垢，因此濃水排放量和硬度有關(guān)?；厥章室惨鶕?jù)硬度水平來計(jì)算。
回收率=
產(chǎn)水流量
×*
產(chǎn)水流量+濃水排放量+極水排放量
由于排放濃水通常比RO進(jìn)水的質(zhì)量還好，所發(fā)常把它回流到RO進(jìn)口。這樣就提高了E-CELL系統(tǒng)的回收率，可達(dá)98%。
4）極水排放量
這部分水流可以冷卻兩端極板并帶走極水室所產(chǎn)生的氣體。由于此流量中含有H2、O2和CL2，故須把它排污掉。
一些CL2會(huì)溶解于水中。這樣氧化劑的存在不利回收，并且極水排放量很少。故在一般的工藝中，都把極水流排污而不回收利用。
極水量是由濃水來補(bǔ)充的。
主要能量*終轉(zhuǎn)化為熱量,所以要注意*小流量.
3.4操作壓力
E-CELL系統(tǒng)*重要的操作參數(shù)是壓力。膜對(duì)離子的滲透是選擇性的,但由于足夠的壓差,一部分水會(huì)透過膜。如果濃水進(jìn)入了淡水室，產(chǎn)水質(zhì)量很快受到影響。為了防止這種情況發(fā)生。淡水室須保持比濃水室還要高的壓力。如果淡水進(jìn)入濃水室，產(chǎn)水質(zhì)量不會(huì)受到影響。
濃水端壓力須比淡水端壓力低0.034-0.068 MPa
濃水進(jìn)口壓力須比淡水進(jìn)口小0.034-0.068 MPa。濃水出口壓力須比淡水出口小0.034-0.068 MPa。壓差小于0.034-0.068 MPa，并不能保持濃水不進(jìn)入淡水流。雖然壓差大于0.068 MPa并不會(huì)損壞模塊，但是它也不會(huì)進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能。故我們選擇的壓差范圍是0.034-0.068 MPa。
濃水進(jìn)口閥可控制進(jìn)口的壓差。關(guān)小這個(gè)閥門會(huì)減小濃水進(jìn)口的壓力從而增加了濃水進(jìn)口和淡水進(jìn)口的壓差。濃水循旁路閥控制出口的壓差。關(guān)小這個(gè)閥門會(huì)減小濃水出口壓力從而增加了濃水出口和淡水出口的壓差。
E-CELL系統(tǒng)的*大淡水進(jìn)水壓力是0.68 MPa 。