1.高純水設(shè)備(C高純水設(shè)備)技術(shù)簡介: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、陰離子膜對陽、陰離子的選擇透過作用以及離子交換樹脂對水中離子的交換作用，在電場的作用下實現(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、操作簡便的優(yōu)點，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,該室包含陰陽離子交換樹脂,陰、陽離子交換膜，離子交換樹脂把原水中的陰陽雜質(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電極，一端是陽極，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離子，陽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。濃水室由陰膜和陽膜構(gòu)成，陽膜只許陽離子通過，陰膜只許陰離子通過。在電勢的作用下，陽離通過陽膜進(jìn)入濃水室后，無法通過陽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，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)泵啟動時同時啟動.
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。兩個電極的極水由濃水補充.(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,陽極反應(yīng): 2H2O=4H++O2+4e-;2CL-=CL2+2e-,生成氧氣,生成氯氣,PH值低,陽極從水中得到電子)
濃水排放 濃水側(cè)的陽離子交換膜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),同時濃水室中被濃縮的離子濃度如果超過一定的極限就會產(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充閥補充.
3.E-CELL的運行要求
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)水的各項要求,其中影響*大的是以下三個要求：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的陽離子和25ppm的陰離子。(以CaCO3計)。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)量是比總可交換陽離子數(shù)大。
由于TEA比TEC大，所以我們只要計算進(jìn)水和TEA就可以了。如果TEA小于25ppm(以CaCO3計)，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，因此我們要做一個詳細(xì)的水質(zhì)分析報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，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，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的量估計出以CaCO3計的TEA的量。
Xppm CO2=2XppmTEA（以CaCO3計）
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），如果硬度大于1ppm就肯定會產(chǎn)生硬度結(jié)垢。
進(jìn)水硬度小于1ppm時，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*小允許流量以下運行，模塊內(nèi)部可能會產(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*大允許流量以上運行，通過模塊的壓降會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。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，因此我們設(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，同時減少模塊電阻。濃水循環(huán)可以高的流速運行。高流速可產(chǎn)生高流量通過濃水室，減少結(jié)垢的機率。如果低于*低流量，流水室無法防止結(jié)垢的發(fā)生。同時，可能也會產(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充閥來補充。濃水排放量由回收率來設(shè)定，同時也由進(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)。回收率也要根據(jù)硬度水平來計算。
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。膜對離子的滲透是選擇性的,但由于足夠的壓差,一部分水會透過膜。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并不會損壞模塊，但是它也不會進(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)小這個閥門會減小濃水進(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)小這個閥門會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 。