Principio EDI y su aplicación en la producción limpia de agua pura

La electrodesionización (EDI-electrodeionización) es un método de tratamiento de agua que combina resinas de intercambio iónico y membranas iónicas para eliminar iones de forma continua bajo la acción de un campo eléctrico. Esta tecnología se desarrolla gradualmente con la mejora continua de los requisitos de producción industrial para la calidad del agua pura y la mejora de los requisitos de protección ambiental para la tasa de utilización del agua y el control de descarga química en el tratamiento del agua.
Históricamente, la primera demanda de agua pura provenía principalmente de industrias como la medicina, la industria química, la generación de energía y la fabricación de papel, y los requisitos de calidad del agua eran relativamente bajos. En las décadas de 1960 y 1970, la destilación y el intercambio iónico se usaban principalmente para la preparación de agua pura. El primero consume mucha energía, mientras que el segundo requiere la regeneración de agentes químicos, lo cual es problemático y antieconómico, y debido a que la fuerte resina tiene un pobre efecto de remoción de moléculas orgánicas en general, el contenido de TOC en el efluente es alto. Con el desarrollo de la industria de los semiconductores, los requisitos de calidad para el agua pura aumentan constantemente, lo que promueve en gran medida el desarrollo de la tecnología del agua pura. En la década de 1980, la tecnología de membranas se había utilizado ampliamente y las tecnologías avanzadas de tratamiento de agua, como la microfiltración, la ultrafiltración, la electrodiálisis y la ósmosis inversa (OI), habían logrado grandes avances. El sistema de lecho mixto RO reemplaza el sistema de intercambio de iones tradicional, resuelve el problema de TOC y cumple con los requisitos de calidad de agua pura de industrias como la electrónica. Sin embargo, debido a la tasa de desalinización limitada de RO, el problema de la regeneración de reactivos químicos en el lecho mixto aún no está resuelto y, en aras de la protección del medio ambiente, la voz de reducir el uso de reactivos de regeneración química es cada vez más fuerte. , por lo que se ha obtenido la tecnología EDI basada en electroquímica. Presta atención a.
Ya hace cuarenta años, EDI se utilizaba en el laboratorio como método de tratamiento de agua sin regeneración de productos químicos. El rápido desarrollo de la tecnología EDI es en los últimos diez años, especialmente en los últimos años. El diseño inicial del sistema EDI no era perfecto, la confiabilidad era problemática y el precio era alto, por lo que solo era adecuado para usuarios de flujo pequeño. Ahora empresas extranjeras como E-CELL en los Estados Unidos han comercializado con éxito equipos EDI y la calidad del agua es comparable a la del agua de lecho mixto; EDI está diseñado como un módulo estándar como RO, que se puede producir en masa y combinar a gran escala, y el volumen de agua también puede cumplir con los requisitos de consumo de agua industrial.

EDI se usa a menudo junto con RO para formar un sistema de agua pura RO-EDI. Como se mencionó anteriormente, EDI se ha diseñado como un módulo estándar y la unidad EDI se compone de varios módulos. La estructura de cada módulo EDI se muestra en la Figura 1. Hay varias cámaras dobles intercaladas entre dos electrodos (con corriente continua) en una estructura de marco apilado; las cámaras dobles incluyen una cámara de agua dulce (indicada por D) y una cámara de agua concentrada. (Denotado por C); las dos cámaras están separadas por un par de membranas aniónicas y catiónicas (también conocidas como membranas aniónicas o membranas aniónicas), y se llena un lecho mixto de resinas aniónicas y yang entre las membranas aniónicas y catiónicas para formar la sala D; las membranas aniónicas y catiónicas están respectivamente conectadas a Las membranas masculina y femenina en la otra sala D forman la sala C.
La diferencia con el lecho mixto común es que los aniones y cationes que ingresan a la cámara D se combinan primero con la resina y luego se disocian continuamente de la resina bajo la acción de un campo eléctrico de CC y se mueven hacia el ánodo y el cátodo a través del anión. y membranas catiónicas respectivamente, y la resina se regenera al mismo tiempo. . Debido al efecto de equilibrio mencionado anteriormente, se forma un gradiente de concentración en la dirección del flujo de agua, y la corriente (voltaje) se puede ajustar de acuerdo con la situación de entrada de agua y los requisitos de salida de agua, de modo que el agua de salida es agua pura sin aniones y cationes; debido a la selección de aniones y cationes por la permeabilidad de la membrana, los iones que ingresan a la cámara C no pueden atravesar la otra membrana polar y concentrarse en la cámara C.
En un sistema EDI típico, del 90 % al 95 % del agua entrante pasa a través de la cámara D, y del 5 % al 10 % del agua entrante pasa a través de la cámara C. Para evitar incrustaciones, el agua concentrada se fuerza a circular a través de la bomba y pasa a través de la superficie de la membrana a alta velocidad. Parte del agua concentrada se descarga; el agua concentrada descargada se puede devolver a RO para su reprocesamiento.

La principale caractéristique de la technologie EDI est de remplacer la régénération chimique de la résine échangeuse d'ions par un champ électrique et une membrane ionique, de sorte que le système d'eau pure RO-EDI présente des avantages évidents par rapport au lit mixte RO2 en termes de structure d'équipement, de fonctionnement et de coût d'exploitation ; Les unités qui ont résolu le problème de rejet des eaux usées générées par les résines recyclées et qui ont des eaux usées à traiter peuvent également consulter des entreprises ayant une expérience similaire en matière de traitement des eaux usées sur la plateforme de service du projet Sewage Bao.

1.  EDI se usa junto con RO, la corriente se puede ajustar para cambiar la calidad del agua y la combinación de módulos estándar se puede usar para cambiar la salida de agua. Más de diez años de aplicación comercial han demostrado que el sistema funciona de manera estable bajo una presión de 100 libras por pulgada cuadrada (7 kg/cm2), la resistividad del agua efluente puede alcanzar más de 16M8 cm y el contenido de Si es inferior a 20 ppb. La calidad del agua es confiable y puede cumplir con los requisitos actuales más estrictos de calidad del agua industrial, la producción de agua puede llegar a los 2000 galones por minuto (450 metros cúbicos por hora).
2. EDI no necesita regenerar resina y elimina las instalaciones de apoyo para la regeneración química de resina (como tanques de almacenamiento de base ácida, bombas y tuberías), lo que simplifica la estructura del equipo del sistema de agua pura, ahorra inversiones, simplifica la operación y reduce los costos operativos. En los últimos años, empresas extranjeras E2CELL y ECODYNE han realizado análisis técnicos y económicos de sistemas de agua pura de lecho mixto RO-EDI y RO2 con diferentes caudales (50, 200, 600 galones por minuto) y diferentes calidades de agua (baja, media, y alto TDS). Rendimiento hizo un estudio comparativo especial. Los resultados muestran que la mano de obra de los primeros es de 0,5 horas-hombre/día y la de los segundos de 2 horas-hombre/día; el coste de instalación de EDI es mucho menor que el de lecho mixto. Los costos de inversión, instalación y operación de equipos se calculan sobre la base de un período de amortización de 10 años, y el coeficiente de inversión EDI es del 10%. EDI es mucho más económico que el sistema de lecho mixto a caudales bajos; es equivalente a caudales elevados. El costo de la gestión de la ocupación del suelo y la protección del medio ambiente no se considera en la comparación anterior, y EDI tiene una clara ventaja a este respecto.
3. La comparación técnica y económica también muestra que EDI es más adaptable al cambio de TDS en el afluente que el sistema de lecho mixto sin afectar la calidad del efluente y tiene poco impacto en el costo de producción de agua.
4. Los beneficios ambientales de EDI son notables y se manifiestan en dos aspectos: ① Supera la contaminación de las aguas residuales causada por la regeneración química de la resina; ②El agua concentrada descargada de EDI se puede devolver directamente a la RO para su reutilización, de modo que la unidad EDI no pueda lograr la descarga de aguas residuales.

Debido a las ventajas anteriores de EDI, la tecnología y los productos EDI se han desarrollado rápidamente. En la actualidad, muchas empresas en el mundo han producido y vendido sistemas RO-EDI. Su aplicación no es solo en la industria farmacéutica, papelera, química, generación de energía y otros sectores industriales, sino también en otros campos. La calidad de su efluente EDI cumple con el estándar secundario para agua pura utilizada en laboratorios analíticos. De hecho, EDI ha formado un mercado internacional estable y está en constante expansión. Con el fortalecimiento de la conciencia ambiental y la mejora de los requisitos de protección ambiental, en comparación con el lecho mixto tradicional que requiere regeneración química y produce una gran cantidad de contaminación de aguas residuales, se favorecerá la tecnología EDI. Y con el desarrollo continuo de la tecnología de membrana, se espera que el sistema RO-EDI mejore aún más. Los expertos relevantes predicen que el 85% de los sistemas de tratamiento de agua industrial utilizarán la tecnología RO-EDI en los próximos 3 a 5 años.

En la actualidad, no existe una aplicación a gran escala de la tecnología EDI en nuestro país. En comparación con la investigación de tecnologías de membrana como UF y RO, la investigación de la tecnología EDI va a la zaga. El mercado de la tecnología de tratamiento de agua doméstico es muy grande y se está desarrollando rápidamente. Por lo tanto, la investigación, el desarrollo y la aplicación de la tecnología EDI es muy necesaria.

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