去離子水裝置，去離子水系統(tǒng)
去離子水裝置，去離子水系統(tǒng)，去離子水設備的概念，什么是去離子水設備？經(jīng)常有客戶咨詢什么是去離子水設備，他們知道自己的同行都在用去離子水設備。知道去離子水，在他們的產(chǎn)品品質方面起了很大的作用，為了能讓客戶了解去離子水設備的概念，蘇州創(chuàng)新水處理在這對什么是去離子水設備做下介紹。
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一、去離子水裝置，去離子水系統(tǒng)概述
去離子水設備，簡單的解釋就是將水中的離子（鈉離子、鉀離子、鈣離子、鎂離子、氯離子、硫酸根離子、重碳酸根離子、硅等）去除去，使水的電導率降低，電阻率升高，電導率與電阻率互為倒數(shù)，各行業(yè)對出水的水質不一樣，所以去離子水設備，所選擇的工藝不一樣，費用也就不一樣。去離子水設備，也可稱為純水設備，超純水設備，反滲透設備，所生產(chǎn)出來的水，也叫去離子水，純水，超純水......只是叫法不一樣而已。如果您不知道出水水質要達到什么標準，只要您告訴我您是生產(chǎn)哪種產(chǎn)品，我們就根據(jù)行業(yè)所需去離子水出水水質，選擇適合您的工藝流程，設計滿足您要求的出水水質的方案及報價。
隨著社會的發(fā)展，工業(yè)經(jīng)濟的騰飛，工業(yè)經(jīng)濟時代的到來，原本陌生的去離子水設備，現(xiàn)已普遍走進到各個大、小型實驗室，工業(yè)生產(chǎn)當中，廣泛應用于各個行業(yè)。追述去離子水設備的發(fā)展，也經(jīng)歷了樹脂交換、膜過濾（反滲透 ）、電除鹽等幾個階段。 去離子水是指除去了呈離子形式雜質后的純水。國際標準化組織ISO/TC 147規(guī)定的“去離子”定義為：“去離子水完全或不完全地去除離子物質，主要指采用離子交換樹脂處理方法�！爆F(xiàn)在的工藝主要采用RO反滲透的方法制取。應用離子交換樹脂去除水中的陰離子和陽離子，但水中仍然存在可溶性的有機物，可以污染離子交換柱從而降低其功效，去離子水存放后也容易引起細菌的繁殖。 在半導體行業(yè)中，去離子水被稱為“超純水”或是“18兆歐水”。
二、去離子水設備主要生產(chǎn)工藝
去離子水的工藝大致可分為四種
第一種：采用陽陰離子交換樹脂取得的去離子水，一般通過之后，出水電導率可降到10us/cm以下，再經(jīng)過混床就可以達到1us/cm以下了。但是這種方法做出來的水成本極高，而且顆粒雜質太多，達不到理想的要求。用離子交換樹脂其優(yōu)點在于初投資少，占用的地方少，但缺點就是需要經(jīng)常進行離子再生，耗費大量酸堿，而且對環(huán)境有一定的破壞性。目前已較少采用了。
第二種：預處理（即砂碳過濾器+精密過濾器）+反滲透+混床工藝，這種方法是目前采用最多的，因為反滲透投資成本也不算高，可以去除90%已上的水中離子，剩下的離子再通過混床交換除去，這樣可使出水電導率：0.06左右。這樣是目前最流行的方法。
第三種：采用兩級反滲透方式，其流程如下： 自來水→多介質過濾器→活性炭過濾器→軟化水器→中間水箱→低壓泵→精密過濾器→一級反滲透→PH調節(jié)→混合器→二級反滲透（反滲透膜表面帶正電荷）→純水箱→純水泵→微孔過濾器→用水點 ，其特點為初投次比采用離子交換樹脂方式要高，但無須樹脂再生。其缺點在于相關膜原件需定期清洗或更換，水質相對來說不是太高，大都只能做到1us/cm左右，所以在不質要求更高的時候常采用一級反滲透后面再用混床（陰陽復床）把關。
第四種：前處理與第二種方法一樣使用反滲透，只是后面使用的混床采用EDI連續(xù)除鹽膜塊代替，這樣就不用酸堿再生樹脂，而是用電再生。這就徹底使整個過程無污染了，經(jīng)過處理后的水質可達到：15M以上。但這這種方法的前期投資比較多，運行成本低。根據(jù)各公司的情況做適當?shù)耐顿Y。最好不過了。 其流程如下： 原水→多介質過濾器→活性炭過濾器→軟化水器→中間水箱→低壓泵→PH值調節(jié)系統(tǒng)→高效混合器→精密過濾器→高效反滲透→中間水箱→EDI水泵→EDI系統(tǒng)→微孔過濾器→用水點 ，這是目前制取超純水最經(jīng)濟，最環(huán)保的超純水制備工藝，不需要用酸堿進行再生便可連續(xù)制取超純水，對環(huán)境沒什么破壞性。其缺點在于初投資相對以上兩種方式過于昂貴。
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（一）離子交換設備
離子交換系統(tǒng)是通過陰、陽離子交換樹脂對水中的各種陰、陽離子進行置換的一種傳統(tǒng)水處理工藝，陰、陽離子交換樹脂按不同比例進行搭配可組成離子交換陽床系統(tǒng)，離子交換陰床系統(tǒng)及離子交換混床系統(tǒng)，而混床系統(tǒng)又通常是用在反滲透等水處理工藝之后用來制取超純水，高純水的終端工藝，他是目前用來制備超純水、高純水不可替代的手段之一。其出水電導率可低于1uS/cm以下，出水電阻率達到1MΩ.cm以上，根據(jù)不同的水質及使用要求，出水電阻率可控制在1~18MΩ.cm之間。被廣泛應用在電子、電力超純水，化工，電鍍超純水，鍋爐補給水及醫(yī)藥用超純水等工業(yè)超純水，高純水的制備上。
工作原理
采用離子交換方法，可以把水中呈離子態(tài)的陽、陰離子去除，以氯化鈉(NaCl)代表水中無機鹽類，水質除鹽的基本反應可以用下列方程式表達：
1、陽離子交換樹脂：R—H+Na+ R—Na+H+
2、陰離子交換樹脂：R—OH+Cl- R—Cl+OH-
陽、陰離子交換樹脂總的反應式即可寫成：
RH+ROH+NaCl——RNa+RCL+H2O
由此可看出，水中的NaCl已分別被樹脂上的H+和OH-所取代，而反應生成物只有H2O，故達到了去除水中鹽的作用。
離子交換設備是傳統(tǒng)的去離子水設備，它的產(chǎn)水水質穩(wěn)定，造價相對較低。在以往的電廠鍋爐補給水都是采用陽床+陰床+混床處理工藝。
近年來，隨著反滲透、EDI等工藝的發(fā)展，離子交換設備操作復雜，不容易實現(xiàn)自動化，浪費酸堿，運行成本高等缺點更加突出，目前更多的應用于反滲透的深度處理。
小型的離子交換設備常采用有機玻璃交換柱，有利于觀察樹脂運行情況。如混合離子交換器再生分層是否充分，陽離子是否“中毒”等，樹脂損耗情況等。
大型的離子交換設備則采用碳鋼內襯環(huán)氧樹脂或襯膠，中間預留可視裝置，以便于離子再生時在線觀測再生液水位狀況。
（二）反滲透設備
反滲透技術是近幾年來才在我國發(fā)展起來的一項現(xiàn)代高新技術。反滲透就是對溶液施加一個大于滲透壓的壓力，使水透過特制的半透膜，從溶液中分離出來。因為這個過程和滲透現(xiàn)象相反，所以稱為反滲透。按各種物料的不同滲透壓，就可以對某種溶液使用大于滲透壓的反滲透方法，達到對溶液進行分離、提取、純化和濃縮的目的。反滲透裝置，主要是分離溶液中的離子范圍，它無需加熱，更沒有相變過程，因此比傳統(tǒng)的方法能耗低。反滲透裝置體積小，操作簡單，適用范圍比較廣。用反滲透裝置，處理工業(yè)用水，不耗用大量酸堿，無二次污染，它的運行費用也比較低。反滲透膜分離技術，簡稱RO技術。蘇州創(chuàng)新公司生產(chǎn)的RO純水機可使回收率達到75%，脫鹽率高達98%以上，而且關鍵部件反滲膜為美國進口產(chǎn)品，使出水水質得到保證且出水水質穩(wěn)定。系統(tǒng)預處理部分的設備均采用進口多路閥控制，使整個系統(tǒng)操作簡單，技術含量高，而且RO純水機還可減少酸堿的排放量，有利于環(huán)境保護。反滲透純水設備根據(jù)不同的源水水質采用不同的工藝。一般自來水經(jīng)一級反滲透系統(tǒng)處理后，產(chǎn)水電導率＜10μS/cm，經(jīng)雙級反滲透設備后產(chǎn)水電導率＜2μS/cm甚至更低，在反滲透系統(tǒng)后輔以離子交換設備或EDI設備可以制備超純水，使電阻率達到18兆歐姆(電導率=1/電阻率)。
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雙級反滲透就是第一級反滲透的透過水經(jīng)調整PH值后，再由第二級高壓泵送進第二級反滲透系統(tǒng)處理，從而獲得透過水的過程。一級反滲透的系統(tǒng)脫鹽率≥99.5%。這樣就能使含鹽量在1000ppm以下的原水，不經(jīng)過離子交換直接處理到符合《GB17323-1998》瓶裝飲用純凈水標準中的理化指標。
工作原理
滲透現(xiàn)象在自然界是常見的，比如將一根黃瓜放入鹽水中，黃瓜就會失水而變小。黃瓜中的水分子進入鹽水溶液的過程就是滲透過程。如果用一個只有水分子才能透過的薄膜將一個水池隔斷成兩部分,在隔膜兩邊分別注入純水和鹽水到同一高度。過一段時間就可以發(fā)現(xiàn)純水液面降低了，而鹽水的液面升高了。我們把水分子透過這個隔膜遷移到鹽水中的現(xiàn)象叫做滲透現(xiàn)象。鹽水液面升高不是無止境的，到了一定高度就會達到一個平衡點。這時隔膜兩端液面差所代表的壓力被稱為滲透壓。滲透壓的大小與鹽水的濃度直接相關。在以上裝置達到平衡后,如果在鹽水端液面上施加一定壓力，此時，水分子就會由鹽水端向純水端遷移。液劑分子在壓力作用下由稀溶液向濃溶液遷移的過程這一現(xiàn)象被稱為反滲透現(xiàn)象。如果將鹽水加入以上設施的一端，并在該端施加超過該鹽水滲透壓的壓力，我們就可以在另一端得到純水。這就是反滲透凈水的原理。反滲透設施生產(chǎn)純水的關鍵有兩個，一是一個有選擇性的膜，我們稱之為半透膜，二是一定的壓力。簡單地說，反滲透半透膜上有眾多的孔，這些孔的大小與水分子的大小相當，由于細菌、病毒、大部分有機污染物和水合離子均比水分子大得多，因此不能透過反滲透半透膜而與透過反滲透膜的水相分離。在水中眾多種雜質中,溶解性鹽類是最難清除的.因此,經(jīng)常根據(jù)除鹽率的高低來確定反滲透的凈水效果.反滲透除鹽率的高低主要決定于反滲透半透膜的選擇性。目前，較高選擇性的反滲透膜元件除鹽率可以高達99.7%。
（三）EDI設備
近幾十年以來，混床離子交換技術（D）一直作為超純水制備的標準工藝。由于其需要周期性的再生且再生過程中消耗大量的化學藥品（酸堿）和工業(yè)純水，并造成一定的環(huán)境問題，因此需要開發(fā)無酸堿超純水系統(tǒng)。
正因為傳統(tǒng)的離子交換已經(jīng)越來越無法滿足現(xiàn)代工業(yè)和環(huán)保的需求，于是將膜、樹脂和電化學原理相結合的EDI技術成為水處理技術的一場革命。其離子交換樹脂的的再生使用的是電能，而不再需要酸堿，因而更滿足于當今世界的環(huán)保要求。
自從1986年EDI膜堆技術工業(yè)化以來，全世界已安裝了數(shù)千套EDI系統(tǒng)，尤其在制藥、半導體、電力和表面清洗等工業(yè)中得到了大力的發(fā)展，同時在廢水處理、飲料及微生物等領域也得到廣泛使用。
EDI超純水設備優(yōu)點
連續(xù)電除鹽（EDI，Electro-deionization或CDI，Continuous Electrode ionization），是利用混合離子交換樹脂吸附給水中的陰陽離子，同時這些被吸附的離子又在直流電壓的作用下，分別透過陰陽離子交換膜而被去除的過程。此過程離子交換樹脂不需要用酸和堿再生。這一新技術可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的離子交換( DI )裝置，生產(chǎn)出電阻率高達18 MΩ•cm的超純水。CEDI超純水設備應用在反滲透系統(tǒng)之后，取代傳統(tǒng)的混床離子交換技術生產(chǎn)穩(wěn)定的超純水。EDI技術與混合離子交換技術相比有如下優(yōu)點:
①水質穩(wěn)定
②容易實現(xiàn)全自動控制
③不會因再生而停機
④不需化學再生
⑤運行費用低
⑥廠房面積小
⑦無污水排放
EDI工作過程
一般自然水源中存在鈉、鈣、鎂、氯化物、鹽、碳酸氫鹽等溶解物。這些化合物由帶負電荷的陰離子和帶正電荷的陽離子組成。通過反滲透（RO）的處理，95%-99%以上的離子可以被去除。RO純水（EDI給水）電阻率的一般范圍是0.05-1.0MΩ•cm，即電導率的范圍為20-1μS/cm。根據(jù)應用的情況，去離子水電阻率的范圍一般為5-18 MΩ•cm。另外，原水中也可能包括其它微量元素、溶解的氣體（例如CO2）和一些弱電解質（例如硼，二氧化硅），這些雜質在工業(yè)除鹽水中必須被除掉。但是反滲透過程對于這些雜質的清除效果較差。因此，EDI的作用就是通過除去電解質(包括弱電介質)的過程，將水的電阻率從0.05-1.0MΩ•cm提高到5-18 MΩ•cm。
離子交換膜和離子交換樹脂的工作原理相近，可以選擇性地透過離子，其中陰離子交換膜只允許陰離子透過，不允許陽離子透過；而陽離子交換膜只允許陽離子透過，不允許陰離子透過。在一對陰陽離子交換膜之間充填混合離子交換樹脂就形成了一個EDI單元。陰陽離子交換膜之間由混合離子交換樹脂占據(jù)的空間被稱為淡水室。將一定數(shù)量的EDI單元羅列在一起，使陰離子交換膜和陽離子交換膜交替排列，在離子交換膜之間添加特殊的離子交換樹脂，其形成的空間被稱為濃水室。在給定的直流電壓的推動下，在淡水室中，離子交換樹脂中的陰陽離子分別向正、負極遷移，并透過陰陽離子交換膜進入濃水室，同時給水中的離子被離子交換樹脂吸附而占據(jù)由于離子電遷移而留下的空位。事實上離子的遷移和吸附是同時并連續(xù)發(fā)生的。通過這樣的過程，給水中的離子穿過離子交換膜進入到濃水室被去除而成為除鹽水。
帶負電荷的陰離子（例如OH-、Cl-）被正極（+）吸引而通過陰離子交換膜，進入到鄰近的濃水室。此后這些離子在繼續(xù)向正極遷移中遇到鄰近的陽離子交換膜，而陽離子交換膜不允許陰離子通過，這些離子即被阻隔在濃水中。淡水流中的陽離子（例如Na+ 、H+）以類似的方式被阻隔在濃水室。在濃水室，透過陰陽膜的離子維持電中性。
CEDI組件電流量和離子遷移量成正比。電流量由兩部分組成，一部分源于被除去離子的遷移，另一部分源于水本身電離產(chǎn)生的H+和OH-離子的遷移。
在EDI組件中存在較高的電壓梯度，在其作用下，水會電解產(chǎn)生大量的H+和OH-。這些就地產(chǎn)生的H+和OH-對離子交換樹脂有連續(xù)再生的作用。
EDI組件中的離子交換樹脂可以分為兩部分，一部分稱作工作樹脂，另一部分稱作拋光樹脂，二者的界限稱為工作前沿。工作樹脂承擔著除去大部分離子的任務，而拋光樹脂則承擔著去除弱電解質等較難清除離子的任務。
CEDI給水的預處理是EDI實現(xiàn)其最優(yōu)性能和減少設備故障的首要條件。給水里的污染物會對除鹽組件有負面影響，增加維護量并降低膜組件的壽命。
三、工藝選擇
去離子水傳統(tǒng)的制備工藝通常是采用離子交換樹脂進行制取，但采用離子交換樹脂通常需要經(jīng)常性的進行樹脂再生，即耗費物力又浪費人工，我們公司經(jīng)過多年實踐，同時結合最新的膜分離技術，常采用反滲透加離子交換系統(tǒng)（或EDI）相結合用來制備超純水，該工藝與傳統(tǒng)工藝相比具有運行成本低的優(yōu)點（離子交換器的再生周期大大延長），運行可靠。與最新工藝相比具有造價低，耗材易得的優(yōu)點。反滲透工藝技術先進，可靠。
四、去離子水設備適用范圍
超純水經(jīng)常用于微電子工業(yè)、半導體工業(yè)、發(fā)電工業(yè)、制藥行業(yè)和實驗室。CEDI純水也可以作為制藥蒸餾水、食物和飲料生產(chǎn)用水、化工廠工藝用水，以及其它超純水應用領域。
1、制取電子工業(yè)生產(chǎn)如顯像管玻殼、顯像管、液晶顯示器、線路板、計算機硬盤、集成電路芯片、單晶硅半導體等工藝所需的純水、高純水；
2、制取熱力、火力發(fā)電鍋爐，廠礦企業(yè)中、低壓鍋爐給水所需軟化水、除鹽純水；
3、制取醫(yī)藥工業(yè)所需的醫(yī)用大輸液、注射劑、藥劑、生化制品純水、醫(yī)用無菌水及人工腎透析用純水等；
4、制取飲料（含酒類）行業(yè)的飲用純凈水、蒸餾水、礦泉水，酒類釀造水和勾兌用純水；
5、海水、苦咸水制取生活用水及飲用水；
6、制取電鍍工藝用去離子水；電池（蓄電池）生產(chǎn)工藝的純水；汽車、家用電器、建材產(chǎn)品表面涂裝、清洗沌水；鍍膜玻璃用純水；紡織印染工藝所需的除硬除鹽水；
7、石油化工業(yè)如化工反應冷卻水；化學藥劑、化肥及精細化工、化妝品制造過程用工藝純水；
8、賓館、樓宇、社區(qū)機場房產(chǎn)物業(yè)的優(yōu)質供水網(wǎng)絡系統(tǒng)及游泳池水質凈化；
9、線路板、電鍍、電子工業(yè)廢水處理及回用；
10、生活、醫(yī)院、制革、印染、造紙工業(yè)廢水及垃圾滲瀝液的處理；
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