電子行業(yè)超純水系統(tǒng)

ＥＤＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ-ｄｅ-ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）是一種將離子交換技術(shù)、離子交換膜技術(shù)和離子電遷移技術(shù)（電滲析技術(shù)）相結(jié)合的純水制造技術(shù)。該技術(shù)利用離子交換能深度脫鹽來(lái)克服電滲析極化而脫鹽不*,又利用電滲析極化而發(fā)生水電離產(chǎn)生Ｈ和ＯＨ離子實(shí)現(xiàn)樹脂自再生來(lái)克服樹脂失效后通過(guò)化學(xué)藥劑再生的缺陷,是20世紀(jì)80年代以來(lái)逐漸興起的新技術(shù)。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展,ＥＤＩ技術(shù)已經(jīng)在北美及歐洲占據(jù)了相當(dāng)部分的超純水市場(chǎng)。
    ＥＤＩ裝置包括陰/陽(yáng)離子交換膜、離子交換樹脂、直流電源等設(shè)備。其中陰離子交換膜只允許陰離子透過(guò),不允許陽(yáng)離子通過(guò),而陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子透過(guò),不允許陰離子通過(guò)。離子交換樹脂充夾在陰 陽(yáng)離子交換膜之間形成單個(gè)處理單元,并構(gòu)成淡水室。單元與單元之間用網(wǎng)狀物隔開,形成濃水室。在單元組兩端的直流電源陰 陽(yáng)電極形成電場(chǎng)。來(lái)水水流流經(jīng)淡水室,水中的陰 陽(yáng)離子在電場(chǎng)作用下通過(guò)陰 陽(yáng)離子交換膜被清除,進(jìn)入濃水室。在離子交換膜之間充填的離子交換樹脂大大地提高了離子被清除的速度。同時(shí),水分子在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生氫離子和氫氧根離子,這些離子對(duì)離子交換樹脂進(jìn)行連續(xù)再生,以使離子交換樹脂保持*狀態(tài)。ＥＤＩ裝置將給水分成三股獨(dú)立的水流:純水、濃水、和極水。純水（90%-95%）為zui終得到水,濃水（5%-10%）可以再循環(huán)處理,極水（1%）排放掉。圖2表示了ＥＤＩ的凈水基本過(guò)程。
    ＥＤＩ裝置屬于精處理水系統(tǒng),一般多與反滲透（ＲＯ）配合使用,組成預(yù)處理、反滲透、ＥＤＩ裝置的超純水處理系統(tǒng),取代了傳統(tǒng)水處理工藝的混合離子交換設(shè)備。ＥＤＩ裝置進(jìn)水要求為電阻率為0.025-0.5ＭΩ•ｃｍ,反滲透裝置*可以滿足要求。ＥＤＩ裝置可生產(chǎn)電阻率高達(dá)15ＭΩ•ｃｍ以上的超純水。
3　ＥＤＩ裝置的特點(diǎn)
    ＥＤＩ裝置不需要化學(xué)再生,可連續(xù)運(yùn)行,進(jìn)而不需要傳統(tǒng)水處理工藝的混合離子交換設(shè)備再生所需的酸堿液,以及再生所排放的廢水。其主要特點(diǎn)如下:
    圖2?。牛模傻膬羲具^(guò)程
    •連續(xù)運(yùn)行,產(chǎn)品水水質(zhì)穩(wěn)定
    •容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制
    •無(wú)須用酸堿再生
    •不會(huì)因再生而停機(jī)
    •節(jié)省了再生用水及再生污水處理設(shè)施
    •產(chǎn)水率高（可達(dá)95%）
    •無(wú)須酸堿儲(chǔ)備和酸堿稀釋運(yùn)送設(shè)施
    •占地面積小
    •使用安全可靠,避免工人接觸酸堿
    •降低運(yùn)行及維護(hù)成本
    •設(shè)備單元模塊化,可靈活的組合各種流量的凈水設(shè)施
    •安裝簡(jiǎn)單、費(fèi)用低廉
    •設(shè)備初投資大

4?。牛模裳b置與混床離子交換設(shè)備比較
    ＥＤＩ裝置與混床離子交換設(shè)備屬于水處理系統(tǒng)中的精處理設(shè)備,下面將兩種設(shè)備在產(chǎn)水水質(zhì)、投資量及運(yùn)行成本方面進(jìn)行比較,來(lái)說(shuō)明ＥＤＩ裝置在水處理中應(yīng)用的*性。
    （1）產(chǎn)品水水質(zhì)比較
    ＥＤＩ裝置是一個(gè)連續(xù)凈水過(guò)程,因此其產(chǎn)品水水質(zhì)穩(wěn)定,電阻率一般為15ＭΩ•ｃｍ,zui高可達(dá)18ＭΩ•ｃｍ,達(dá)到超純水的指標(biāo)?；齑搽x子交換設(shè)施的凈水過(guò)程是間斷式的,在剛剛被再生后,其產(chǎn)品水水質(zhì)較高,而在下次再生之前,其產(chǎn)品水水質(zhì)較差。
    （2）投資量比較
    與混床離子交換設(shè)施相比ＥＤＩ裝置投資量要高約20%左右,但從混床需要酸堿儲(chǔ)存、酸堿添加和廢水處理設(shè)施及后期維護(hù)、樹脂更換來(lái)看,兩者費(fèi)用相差在10%左右。隨著技術(shù)的提高與批量生產(chǎn),ＥＤＩ裝置所需的投資量會(huì)大大的降低。另外,ＥＤＩ裝置設(shè)備小巧,所需廠房遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于混床。
    （3）運(yùn)行成本比較
    ＥＤＩ裝置運(yùn)行費(fèi)用包括電耗、水耗、藥劑費(fèi)及設(shè)備折舊等費(fèi)用,省去了酸堿消耗、再生用水、廢水處理和污水排放等費(fèi)用。
    在電耗方面,ＥＤＩ裝置約0.5ｋＷｈ/ｔ水,混床工藝約0.35ｋＷｈ/ｔ水,電耗的成本在電廠來(lái)說(shuō)是比較經(jīng)濟(jì)的,可以用廠用電的價(jià)格核算。
    在水耗方面,ＥＤＩ裝置產(chǎn)水率高,不用再生用水,因此在此方面運(yùn)行費(fèi)用低于混床。
    至于藥劑費(fèi)和設(shè)備折舊費(fèi)兩者相差不大。
    總的來(lái)說(shuō),在運(yùn)行費(fèi)用中,ＥＤＩ裝置噸水運(yùn)行成本在2.4元左右,常規(guī)混床噸水運(yùn)行成本在2.7元左右,高于ＥＤＩ裝置。因此,ＥＤＩ裝置多投資的費(fèi)用在幾年內(nèi)*可以回收。
5?。牛模杉夹g(shù)的應(yīng)用
    ＥＤＩ技術(shù)在國(guó)外廣泛的應(yīng)用有十幾年的時(shí)間,大多用于制藥行業(yè)、微電子行業(yè)、發(fā)電工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室。在表面清洗、表面涂裝、電解工業(yè)和化工工業(yè)的應(yīng)用也日趨廣泛。在我國(guó)應(yīng)用時(shí)間只有2-3年,主要用于醫(yī)藥和微電子工業(yè)的超純水的處理,而在發(fā)電行業(yè)化學(xué)水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用剛剛興起。
    目前在山東部分熱電廠已采用了ＥＤＩ技術(shù)處理鍋爐補(bǔ)水。此系統(tǒng)主要包括加藥系統(tǒng)、多介質(zhì)過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器、反滲透、ＥＤＩ設(shè)備。處理水量160ｔ ｈ。2000年冬季采暖期投運(yùn),運(yùn)行良好。目前二期（150ｔ ｈ）工程正在安裝,在今年的冬季采暖期兩期工程將全部投運(yùn)。