一、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，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哪種產品，我們就根據行業(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)經濟的騰飛，工業(yè)經濟時代的到來，原本陌生的去離子水設備，現已普遍走進到各個大、小型實驗室，工業(yè)生產當中，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工藝　　

 

 

去離子水的工藝大致可分為四種

 

 

***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***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***流行的方法。

 

 

第三種：采用兩***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***反滲透→PH調節(jié)→混合器→二***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***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***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。根據各公司的情況做適當的投資。***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***經濟，***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。

 

（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***制的半透膜，從溶液中分離出來。因為這個過程和滲透現象相反，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。我公司生產的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不同的源水水質采用不同的工藝。一般自來水經一***反滲透系統(tǒng)處理后，產水電導率＜10μS/cm，經雙***反滲透設備后產水電導率＜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)。

 

 

雙***反滲透就是******反滲透的透過水經調整PH值后，再由第二***高壓泵送進第二***反滲透系統(tǒng)處理，從而獲得透過水的過程。一***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象叫做滲透現象。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象被稱為反滲透現象。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***難清除的.因此,經常根據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)的離子交換已經越來越無法滿足現代工業(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***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、硝酸鹽、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。

 

 

圖1表示了CEDI的工作過程。在圖中，離子交換膜用豎線表示，并標明它們允許通過的離子種類。這些離子交換膜是不允許水穿過的，因此，它們可以隔絕淡水和濃水水流。

 

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的空間被稱為淡水室。將一定數量的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***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，水會電解產生大量的H+和OH-。這些就地產生的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實現其***優(yōu)性能和減少設備故障的***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常性的進行樹脂再生，即耗費物力又浪費人工，我們公司經過多年實踐，同時結合***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***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***，可靠。

 

四、去離子水設備適用范圍　　

 

 

超純水經常用于微電子工業(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、食物和飲料生產用水、化工廠工藝用水，以及其它超純水應用***域。

 

1、制取電子工業(yè)生產如顯像管玻殼、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）生產工藝的純水；汽車、家用電器、建材產品表面涂裝、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)機場房產物業(yè)的***供水網絡系統(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；