EDI

1.1 EDI 技术 本质

连续电除盐（ EDI ， Electro-deionization 或 CDI ， Continuous deionization ），是利用填充在淡水室中的混合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发生横向电迁移，并分别透过阴阳离子交换膜进入浓水室而被去除；另一方面，在给水前进的方向上，由于离子不断被去除，溶液的电导率越来越低，在直流电压的作用下水会发生解离以产生足够的 H + 和 OH - 离子来维持系统的电流量，这些水解离产生的 H + 和 OH - 除了发生横向电迁移外，还会就地把吸附有离子的树脂再生，从而实现连续深度脱盐。因此 EDI 过程的本质是离子交换、电渗析和水解离产生 H + 和 OH - 离子再生树脂这三个过程的综合过程。在此过程中，离子交换树脂仅仅为离子提供一个导体的作用，因此不需要用酸和碱进行再生。电渗析才是 EDI 用来脱盐的手段。但是树脂终会因吸附饱和而发生离子泄露，无法使除盐过程连续而稳定地运行。水解离是 EDI 的核心所在，而要实现水的解离，关键是： (1) 给水中的离子不能太多； (2) 所施加的直流电压必须达到一定的数值。这一新技术可以代替传统的离子交换 ( DI ) 装置，生产出电阻率高达 18 MΩ·cm 的超纯水。

1.2 EDI技术是水处理工业的革命

与传统离子交换（ DI ）相比， EDI 所具有的优点：

•  EDI 无需化学再生，节省酸和碱

•  EDI 可以连续运行

•  提供稳定的水质

•  操作管理方便，劳动强度小

•  运行费用低

利用反渗透技术进行一次除盐，再用 EDI 技术进行二次除盐就可以使纯水制造过程连续化，避免使用酸碱再生。因此， EDI 技术给水处理技术带来了革命性的进步。

1.3 EDI 过程

一般自然水源中存在钠、钙、镁、氯化物、硝酸盐、碳酸氢盐等溶解物，这些化合物由带负电荷的阴离子和带正电荷的阳离子组成。通过反渗透（ RO ）的处理， 95%-99% 以上的离子可以被去除， RO 纯水（ EDI 给水）电阻率的一般范围是 0.05-1.0MΩ·cm ，即电导率的范围为 20-1μS/cm 。根据应用的情况，去离子水电阻率的范围一般为 5-18 MΩ·cm 。另外，原水中也可能包括其它微量元素、溶解的气体（例如 CO 2 ）和一些弱电解质（例如硼，二氧化硅），这些杂质在工业除盐水中必须被除掉，但是反渗透过程对于这些杂质的清除效果较差。因此， EDI 的作用就是通过除去电解质 ( 包括弱电解质 ) 的过程，将水的电阻率从 0.05-1.0MΩ·cm 提高到 5-18 MΩ·cm 。

离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近，可以选择性地透过离子，其中阴离子交换膜只允许阴离子透过，不允许阳离子透过；而阳离子交换膜只允许阳离子透过，不允许阴离子透过。在一对阴阳离子交换膜之间充填混合离子交换树脂，就形成了一个 EDI 单元。阴阳离子交换膜之间由混合离子交换树脂占据的空间称为淡水室；将一定数量的 EDI 单元并列在一起，使阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列，相邻两个 EDI 单元的阴阳离子交换膜之间用隔板隔开或者添加特殊的离子交换树脂，其形成的空间被称为浓水室；其中靠近 EDI 组件两侧正负电极板的浓水室分别为正、负极水室。

在给定直流电压的推动下，淡水室中吸附在离子交换树脂中的阴阳离子分别向正、负极迁移，并透过阴阳离子交换膜进入浓水室，同时给水中的离子被离子交换树脂吸附而占据因离子电迁移而留下的空位。在该过程中，离子的迁移和吸附是同时并连续发生的，给水中的离子通过离子交换膜这个“快速通道”进入到浓水室被连续去除而成为除盐水。

带负电荷的阴离子（例如 OH - 、 Cl - ）被正极（ + ）吸引而通过阴离子交换膜，进入到邻近的浓水室，这些离子在正极的吸引下继续向正极迁移，在迁移过程中遇到邻近的阳离子交换膜，而阳离子交换膜不允许阴离子通过，这些离子即被阻隔在浓水中；淡水中的带正电的阳离子（例如 Na + 、 H + ）以类似方式被阻隔在浓水室；透过阴阳膜的离子使得浓水室的水维持电中性。

EDI 组件电流量和离子迁移量成正比。电流量由两部分组成，一部分源于被除去离子的迁移，另一部分源于水本身电离产生 H + 和 OH - 离子的迁移。

在 EDI 组件进水中的 H + 和 OH - 可以通过离子交换树脂迅速迁移进入浓水，随着淡水室流程的延长，淡水室越来越纯的水在电场的作用下会解离产生大量的 H + 和 OH - 。这些就地产生的 H + 和 OH - 对离子交换树脂有连续再生的作用，也是这些就地产生的 H + 和 OH - 离子来承载电荷，保证了淡水室出口附近的电流量。

EDI 组件中的离子交换树脂可以分为两部分，一部分称作工作树脂，另一部分称作抛光树脂。工作树脂承担着除去大部分离子的任务，而抛光树脂则承担着去除弱电解质的任务；工作树脂附近区域导电离子主要是强电解质，而抛光树脂附近区域导电离子主要是弱电解质和水解离产生的 H + 和 OH - 离子。抛光树脂附近区域阴离子交换膜内部及其表面由于 OH - 离子浓度高因而其 pH 值较高，抛光树脂附近区域阳离子交换膜内部及其表面由于 H + 离子浓度高因而其 pH 值较低。

EDI 给水的预处理是 EDI 实现其性能和减少设备故障的首要条件。给水里的污染物会对 EDI 除盐组件存在负面影响，这必然会增加维护量，并降低膜组件的使用寿命。

1.4 EDI 的应用领域

超纯水经常用于微电子工业、半导体工业、发电工业、制药行业和实验室。 EDI 纯水也可以作为制药蒸馏水、食物和饮料生产用水、化工厂工艺用水以及其它超纯水应用领域。

Canpure ™ EDI 组件单件流量范围从 0.5m 3 /hr 到 3.5m 3 /hr ，不同规格型号的 EDI 组件都有一个推荐的流量范围，将组件并行排列可以产生一个几乎无限规模的系统。根据限定的给水和运行条件操作， Canpure ™ EDI 组件可生产出电阻率达 10-18.2 MΩ·cm 的纯水。