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一、EDI的概念:

EDI(Electro-de-ionization,continuous electro-de-ionization)又被称为EDI和连续电除盐。是利用混和离子交换树脂吸附给水中的阴阳离子,同时这些被吸附的离子又在直流电压的作用下,分别透过 阴阳离了交换膜而被去的过程。这一过程中离子交换树脂是被电连续再生的,因此不需要用酸和碱对之再生。这一新技术可以代替传统的离子交换装置,生产出电阻率高达18MΩ·CM的超纯水。

   EDI装置将离子交换树脂充夹在阴/阳离子交换膜之间形成 EDI单元。EDI工作原理如图所示。EDI组件中将一定数量的EDI单元间用网状物隔开,形成浓水室。又在单元组两端设置阴/阳电极。在直流电的推动下,通过淡水室水流中的阴阳离子分别穿过阴阳离子交换膜进入到浓水室而被淡水中去除。而通过浓水室的水将离子带出系统,成为浓水。

  EDI设备一般以反渗透(RO)纯水作为EDI给水。RO纯水电阻率一般是40-2μS/cm(25℃)。EDI纯水电阻率可以高达18.2MΩ.cm(25℃),但是根据去离子水用途,EDI纯水适用于制备电阻率要求在1-18.2MΩ.cm(25℃)的纯水。

  EDI技术被制药工业、微电子工业、发电工业和实验室所普遍接受。在表面清洗、表面涂装、电解工业和化工工业的应用也日趋广泛。

  EDI可代替传统的混合离子交换技术(MB-DI)生产稳定的去离子水。EDI技术与混合离子交换技术相比有如下优点:

①水质稳定 ②容易实现全自动控制 ③不会因再生而停机 ④不需化学再生 ⑤运行费用低 ⑥厂房面积小 ⑦无污水排放

二、陶氏螺旋卷式EDI的工作方式

螺旋卷式EDI利用电场作用将离子连续地从进水迁移到浓水一侧并被除去,同时电流促使水分子分解成系统在氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-)持续地再生填充于淡水室的离子交换树脂。专利的淡水和浓水流道设计为螺旋卷式EDI所独有。

进水(淡水)从元件底部流入,进入一直立的螺旋室,我们称之为“D室”。淡水垂直通过位于阴、阳膜(其中阴膜仅允许阴离子通过,阳膜仅允许阳离子通过)中间的离子交换树脂。

浓水从元件底部进入位于元件中心的“C室”(浓水室),在直流电场的作用下,一部分水分子(H2O)分解成氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-)。这些H+和OH-持续地再生填充于淡水室的离子交换树脂。带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子分别被吸附到相应的树脂上,并且受电场阳极和阴极的作用,通过相应的树脂迁移,穿过阳、阴膜进入浓水室而被出去。阴膜仅允许阴离子通过,而阳离子和液体无法通过;阳膜仅允许阴离子通过,而阴离子和液体无法通过。

溶解在进水中的带正、负电荷的离子取代氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-)吸附在相应的离子交换树脂上,与其他离子一道通过相应的膜进入浓水室(C室)并被除去。进水通过淡水室后实现深度除盐并在淡水室(D室)后收集并输出EDI元件。所有EDI元件产水将被集中手机然后输出系统。

三、陶氏EDI元件进水水质要求:

EDI元件的进水水质要求

项目 EDI-210 EDI-210U
TEA(包括CO2) ≤25ppm(CaCO3) ≤8ppm(CaCO3)
pH 6.0-9.0 7.0-9.0
硬度 ≤2.0ppm ≤0.5ppm
≤0.5ppm ≤0.2ppm
TOC ≤0.5ppm ≤0.3ppm
余氟 ≤0.05ppm ≤0.05ppm
Fe、Mn ≤0.01ppm ≤0.01ppm
SDI(15 min.) ≤1.5 ≤1.0
油与油脂
浊度(NTU) ≤1.0 ≤1.0
氧化剂 mg/L
二氧化碳 ≤5.0ppm ≤3.0ppm


EDI元件的操作参数


≥Ω
项目 EDI-210 EDI-210U
产水水量 6.6 – 10gpm
(1.5 - 2.2 m3/h)
6.6 – 10gpm
(1.5 - 2.2 m3/h)
产水电阻率 ≥5MΩ-cm ≥15MΩ-cm
水回收率 80 -95% 95%
进水温度 40℉- 100℉
(5℃- 38℃)
40℉- 100℉
(5℃- 38℃)
进水压力 36 - 100psi
(2.5 – 7.0Bar)
36 - 100psi
(2.5 – 7.0Bar)
产水压差 22 - 36psi
(1.5 – 2.5Bar)
22 - 36psi
(1.5 – 2.5Bar)
浓水循环流量 2.2 – 4.5gpm
(0.5 – 1.0 m3/h)
2.2 – 4.5gpm
(0.5 – 1.0 m3/h)
浓水压力 5 - 10psi
(0.35 – 0.7Bar)
小于淡水压力
5 - 10psi
(0.35 – 0.7Bar)
小于淡水压力
极水排放流量 0.22 – 0.30gpm
(50 – 70 lpm)
0.22 – 0.30gpm
(50 – 70 lpm)
浓水电导率 250 – 1000μs/cm 250 – 600μs/cm
工作电流 1A-9A 3A-9A
最大工作电压 180V DC 160V DC

四、通用EDI膜组技术资料:

A、 CEDI原理:  

(1)原水系统后将分流至产水及浓缩水层,水流流向将与膜层表面平行

(2) 专利树脂将与原水的离子作交换.

(3) 电吸力将迫使交换的阳离子透过阳离子膜.反之, 阴离子透过阴离子膜

(4) 阳离子渗透膜将钠离子Na+之阳离子排出产水层,并防止阴离子由另一侧浓水层进入产水层.

(5) 阴离子渗透膜将氯离子CL-之阴离子排出产水层,并防止阳离子由另一侧浓水层进入产水层.

(6) 浓缩水层排出含离子之浓缩水

(7) 产水排出出水端

B、IONPURE IPLX厚膜膜块之各项优势:

1. 毋需使用任何化学药剂

2. 毋需使用盐水注入泵浦及浓水循环泵浦

3. 系统不会产生有害气体

4. 浓水可百分百回收利用

5. 最佳系统温度度

6. 有效降低厂务人员维护工时

7. 大幅降低安装及维护成本

8. 符合新时代环保及工艺安全需要

C、超纯水需求之最佳选择IONPURE  

D、常用CEDI清洗和消毒流程

E、CEDI進流水質要求與必要之附屬設備

一、 進流水質要求與必要之附屬設備 :

前處理系統一定要有RO系統,且要確保RO系統操作正常。 進流水質最低要求如下:

項次 項目 單位 標準

1 導電度(包括SiO2及CO2) μs/cm < 40

2 溫度 ℃ 5 - 45

3 壓力 Psi 20-100

4 自由餘氯(Cl2) ppm < 0.02

5 鐵(Fe)、錳(Mn) ppm < 0.01

6 硫化物(S-) ppm < 0.01

7 pH 4-11

8 總硬度(as CaCO3) ppm < 1.0

9 二氧化矽(SiO2) ppm < 1.0

10 總有機碳(TOC) ppm < 0.5

二、備註:

1. 導電度計算方式=導電度計測量之導電度+2.66×CO2濃度(ppm as CO2)+1.94 ×SiO2(ppm as SiO2)

2. 啟動初期應特別注意進流硬度、二氧化矽濃度,應避免超過1.0ppm

E、CEDI附屬設備 说明:

為了保護模塊及便利後續系統監測,強烈建議CEDI系統應至少包括下列附屬設備:

1. 穩定的電源供應設備:為了維持系統操作穩定,電源供應系統應供給穩定的直流電源給模塊,且系統能在 定電流模式下操作(V=IR,亦即設定電流(I)後,電流並不會隨進流水質改變,進流水質改變僅會影響電阻( R)及電壓(V))。

2. 流量開關或流量控制設備:為了保護模塊,當沒有水進入模塊時,模塊電源必須馬上被關閉,流量開關需 與電源供應連動。

3. 壓力計:應至少於進流端與產水、濃縮水出水端設置壓力計,以監測進出水壓力。

4. 進出水流量計:方便調整產水率。可使用附控制點之流量計(可作為流量開關使用)。

5. 系統控制(PLC控制):系統除了控制沒水進入時之斷電裝置外,亦應控制在進流水進入一段時間後, 若電源仍無供應,應停止進流(例如泵啟動30秒後(視泵至CEDI距離調整時間),若電源仍無供應,則應關閉 泵,並發出警報),以避免CEDI膜堆內樹脂飽和,影響後續產水水質。

F、CEDI操作維護注意事項:

1. 應每天填寫IP-LX 系統記錄表,以便及早發現是否有可能會使保修失效或對膜堆造成破壞的問題。

2. 應至少每六個月對膜堆進行一次膜塊外觀檢測,檢查是否有漏水或鹽類沈積;並定期旋緊所有電氣連接頭 及按照3.2章節的規定,檢 查膜堆螺栓的扭矩。

3. 在下述情況下,膜堆可能需要清洗:  溫度和流量不變,產水壓降增加50%;  溫度和流量不變,濃水壓降增加50%;  溫度、流量、或進水電導率不變,產水水質下降;  溫度不變,膜堆的電阻增加25%。 清洗方法請參考操作維護手冊。

4. 若模塊發生故障可參考原廠所附操作維護手冊內之膜堆故障檢測流程或聯絡當地Ionpure服務商。

G、CEDI系統啟動注意事項:

1.)當上述安全保護測試完成後,再一次檢查管路閥門開關,確定閥門開關正確後,才啟動進流泵浦。

2.)進流泵浦啟動後,檢查電源供應是否正常啟動。例如,以Ionpure原廠顯示板為例,顯示板上燈號 會由Standby跳至On,若無,先關閉進流泵浦,並檢查流量開關及各接線是否正常。

3.)進流泵浦啟動後,以手動閥(最好是用膜片閥,以方便調整)調整產水及濃縮水流量,初期產水率先調整 為90%。

4.)剛啟動時,先將電流調小(例如0.5A),確定水流及電源沒問題後,再將電流慢慢調整到軟體計算所 需之電流值(與進流水質、水量相關),觀察電壓及出水水質。 啟動初期水質可能較差,切勿因水質不佳,即貿然調高電流至遠超過軟體所計算之值。 例如:進流水質導電度– 10μs/cm, CO2 – 8mg/l, SiO2 – 0.2mg/l時 ,以計算軟體計算所需之電流為2.43安培,則設定電流在約2.5安培即可(以水質最差時計算),切勿一開始 即將電流調整超過該值(例如4.0安培),以避免損壞模塊。

5.)觀察進出水壓力,並以手動閥調整,使產水水壓略高於濃縮水壓約2-5psi(若產水出口壓力低於濃 縮水壓力,會影響產水水質)。

6.)為避免CEDI啟動初期產水水質不佳,建議於產水端設置二只自動控制閥,並以PLC控制:當產水水 質低於要求時,將CEDI產水迴流至CEDI前貯槽,當水質高過設定水質時,才切換至下一處理設備。

7.)當系統在穩定狀態(水質符合要求且操作穩定)時,應依據操作手冊4.0章最後所附的資料表上記錄操 作資料(檢測項目至少需包括進水溫度、導電度、總硬度、CO2,產水電阻值,進出口流量及壓力(含濃縮端), 操作電壓、電流),以利後續設備檢修。

H、CEDI電源控制檢查 :

1.)檢查整流器及顯示板Jumper的選擇是否正確:

甲、 ACV:例如LX30,需要660V,則選擇660V(共有440,550, 660三個選項)。

乙、 DC :選擇最高電流限制,例如:LX選擇10A(共有2.5, 4, 6.5, 10A四個選項 )。選擇之電流需與顯示板上之選擇相同。

丙、 頻率:選擇60Hz或50Hz。

2.)檢查變壓器至控制版接線(T1, T2)及至模塊接線。

3.)檢查接地線(DC-)。

4.)選擇控制模式:選擇定電流控制(A)或定電壓(V)(建議選擇定電流控制)。

5.)檢查流量開關。

5. 確認進流泵容量:進流泵之汲水流量需滿足系統所需之流量,同時其揚程需能克服各項設備及管路壓損( LX模塊壓損約1.5-2bar(與處理量相關))

I、CEDI試車所需注意事項:

1. 確認RO系統操作是否正常?建議RO系統操作穩定後,才將進流水切換至CEDI系統,以避免RO啟動初期水質較差,影響模塊性能。

2. 檢測進流水水質:檢測進流水水質,以確認進流水質符合要求,檢測項目至少包括導電度、總硬度、二氧 化矽、總氯及CO2。若水質有任一項不符前述進流水質要求,即不可將水汲入CEDI模塊,並需檢查前處理是否 有問題。 若進流水CO2濃度太高(超過5ppm),即不建議將濃縮水回流至RO系統前貯槽(除非先將CO2去除) ,以避免造成CO2累積,影響產水水質。

3. 清洗管路: 注意:為避免管路中殘留管屑等污染物進入模塊造成堵塞,建議在未試車前(包括架台配管時),先不要將原廠 所附進出口之紅色套頭取出(但試車前一定要將該物取出)。 在水進入模塊前,需先確定其前處理管路中已無管屑等污染物。建議於啟動前先將模塊進水接頭拆開,並以RO 水沖洗管路。

4. 測試各項安全保護裝置:

1.)測試進流水泵浦與CEDI連動裝置 測試進流水泵浦與CEDI連動裝置,使得CEDI只有在進流泵浦啟動時才開啟電源,且當CEDI電源沒有
開啟一段時間後要關閉進流水泵浦。

2.)流量開關測試 啟動前需先測試流量開關是否會動作,亦即沒水時電源關閉,通水啟動流量開關後(迴路連通),直流電源才供 應至模塊。

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