Электродеионизация

Электродеионизация (EDI) — это процесс непрерывной деминерализации воды, использующий постоянное электрическое поле в комбинации с ионообменными мембранами и ионообменными смолами для выделения растворенных ионов из воды.

На сегодняшний день единственной технологией водоподготовки, позволяющей получать воду качеством до 18 МОм-см без применения реагентов,  является электродеионизация.

В основе технологии электродеионизации лежит принцип электродиализа, одного из старейших мембранных процессов.

Электродиализ — процесс мембранного разделения, в котором ионы растворенного вещества переносятся через мембрану под действием электрического поля. Движущей силой процесса является градиент электрического потенциала. Под действием электрического поля катионы перемещаются по направлению к отрицательному электроду (катоду). Анионы движутся по направлению к положительно заряженному электроду (аноду). Электрическое поле не оказывает влияния на незаряженные молекулы.

Принцип электродеионизации довольно прост и доступен: из воды, подающейся в каналы между катионообменными и анионообменными мембранами, под действием постоянного электрического тока удаляются ионы растворенных солей. Лишившись солей, исходная вода становится обессоленной (дилюатом). Пройдя через ионообменные мембраны, эти ионы накапливаются в другом потоке исходной воды (5-10%), который становится концентратом. Так как исходной водой для EDI является пермеат обратного осмоса или эквивалентная ему по качеству вода, ее электрическое сопротивление достаточно велико, и, чтобы снизить его, в межмембранные каналы обессоливания и концентрирования загружена смесь катионита и анионита, что также обеспечивает глубину обессоливания. Таким образом, в ходе процесса электродеионизации осуществляется непрерывный ионный обмен с регенерацией электрическим током. При этом не требуются никакие реагенты, а удаление низко-ионизированных веществ, таких как кремнекислота и бор достигается за счет избытка электрического поля.

Электродеионизация (EDI) является заключительной стадией в производстве ультрачистой воды и устанавливается после обратного осмоса.

Ионообменные мембраны изготавливаются из ионообменных смол (ионитов) активные группы которых способны к ионному обмену. Перенос электричества в мембранах под действием электрического поля, обусловлен диффузией противоионов из раствора в мембрану и из мембраны в раствор с противоположной стороны. Перенос ионов в мембране происходит за счет подвижных противоионов.

Электродеионизация: 

—       это непрерывное получение высокоочищенной воды без использования химреагентов;

—       это простая конструкция с модульным принципом построения, позволяющая обеспечить выход обессоленной воды производительность от 10 литров/час до 1000 м3/час и выше;

—       это технология, позволяющий на финишной стадии заменить традиционный ионообмен.

Области применения систем электродеионизации:

  • энергетика — питательная вода для котлов высокого давления, парогенераторы, бойлеры;
  • фармацевтика и медицина — высокоочищенная вода;
  • электроника — ультрачистая вода для производства печатных плат и микросхем, полупроводников;
  • лаборатории и биотехнологические предприятия — высокочистая вода;
  • химическая промышленность — лаборатории и т.д..

Экономическая эффективность:

  • Капитальные затраты на внедрение системы непрерывной электродеионизации воды значительно меньше, чем капитальные затраты на систему традиционного ионообмена за счет экономии площадей (отсутствует реагентное хозяйство, баки-нейтрализаторы).

Технология электродеионизации имеет ряд преимуществ:

  • Глубокая степень очистки воды(удельное электросопротивление 15 — 18 МОм/см) без применения химикатов;
  • Капитальные затраты, как правило, значительно меньше, чем капитальные затраты на систему традиционного ионного обмена за счет экономии площадей (отсутствует реагентное хозяйство, баки-нейтрализаторы и т.п.), а также нет необходимости в оборудовании в коррозионно-стойком исполнении;
  • Непрерывное производство со стабильным качеством;
  • Получение деионизованной воды марок «А» и «Б»;
  • Является неэнергоемким процессом;
  • Является непрерывным процессом, т.к. в установке электродеионизации происходит непрерывная регенерация ионообменной смолы, что обеспечивает непрерывный процесс очистки воды; как следствие, не требуется избыточного резервного оборудования на период регенерации;
  • Не нужна замена смолы, поскольку смола не истощается, следовательно, производство воды не останавливается;
  • Не требуется химических реагентов для регенерации, при этом не требуется химически стойкое оборудование для системы регенерации смол;
  • Отсутствие нейтрализации кислот/щелочей или сменных ионообменников;
  • При жесткости исходной воды не более 20 мкг-экв/л степень использования воды (гидравлическое КПД) составляет от 90 до 95%;
  • Полностью автоматизированный процесс.
  • Простота пуска и эксплуатации.
  • Минимальное вмешательство оператора, по сравнению с регенерацией фильтров смешанного действия;
  • Простые аналитические приборы и управление;
  • Значительно более низкие эксплуатационные расходы по сравнению с традиционным ионным обменом;
  • Капитальные затраты, как правило, значительно меньше, чем капитальные затраты на систему традиционного ионного обмена за счет экономии площадей (отсутствует реагентное хозяйство, баки-нейтрализаторы и т.п.), а также нет необходимости в оборудовании в коррозионно-стойком исполнении;
  • Сбрасываемый концентрат имеет проводимость 300-400 мкСм/см при нейтральном рН и не требует дополнительной обработки.

Основные условия применения установок непрерывной электродеионизации:

—        проводимость (вкл. CO2) 40 мкСм/см

—        Источник исходной воды — пермеат обратного осмоса или эквивалент

—        Температура 5 — 45 оС (оптимальная — 15-35оС )

—        Хлор (Cl2) < 0,02 мг/л

—        Железо (Fe) < 0,01 мг/л

—        Марганец (Mn) < 0,01 мг/л

—        Сульфиды (S2-) < 0,01мг/л

—        pH 4 – 11

—        Жесткость < 20 мкг-экв/л (оптимально — < 5 мкг-экв/л)

—        TOC < 0,5

—        Диоксид кремния SiO2 < 1 (оптимально — <0,2мг/л)

—        электрические параметры — 380 В, 50 Гц, 1 – 45 КВт.

—        давление исходной воды — от 2,0 до 7,0 атм.

—        температура воздуха в помещении 5 – 35°С,

—        влажность – не более 70 %.

— наличие дренажной системы и накопительной емкости.