Электродеионизация - Electrodeionization

Электродеионизация (EDI) это очистка воды технология, которая использует электричество, ионообменные мембраны и смолу для деионизировать вода и отдельно растворенные ионы (примеси) из воды. Он отличается от других технологий очистки воды тем, что выполняется без использования химической обработки и обычно представляет собой полировальную обработку для обратный осмос (РО). Также существуют блоки EDI, которые часто называют непрерывная электродеионизация (CEDI), поскольку электрический ток непрерывно регенерирует массу смолы. Технология CEDI позволяет достичь очень высокой чистоты с проводимостью ниже 0,1 мкСм / см.


История

Чтобы исключить или минимизировать явление концентрационной поляризации, присутствующее в электродиализных системах, в конце 1950-х годов зародилась электродеионизация. В 1956 году Уильям Кац из Ionics разработал одно из первых Описаний электродеионизации и опубликовал на Международной конференции по водным ресурсам свою статью «Текущее состояние электромембранной деминерализации».

Применение технологии было ограничено из-за низкой устойчивости к твердости и органике. В течение 1970-х и 1980-х годов обратный осмос стал предпочтительной технологией по сравнению с ионообменной смолой для воды с высоким TDS. По мере роста популярности RO было решено, что EDI будет подходящей технологией полировки. Упакованные системы обратного осмоса и EDI использовались для замены химически регенерированных ионообменных систем.

В 1986 и 1989 годах такие компании, как Millipore, Ionpure и Ionics Inc., разработали устройства для электродеионизации. Первые устройства были большими, дорогими и зачастую ненадежными. В 1995 году компания Glegg Water Conditioning представила электродионизацию марки E-Cell. Новая технология снизила стоимость и повысила надежность благодаря стандарту модульной конструкции. E-Cell также был предложен многим OEMS и произвел революцию в отрасли. Вскоре конкуренты представили модульные конструкции без утечек.

В настоящее время эта технология широко доступна у многих компаний по очистке воды, но ее должны применять только специалисты, которые понимают ограничения и используют продукты высшего качества.

Приложения

При кормлении с низким общее количество растворенных твердых веществ (TDS) сырье (например, сырье, очищенное с помощью обратного осмоса), продукт может достигать очень высоких уровней чистоты (например, [[Очищенная вода # Электропроводность | 18 МОм / см], Измерение удельного сопротивления / проводимости очищенной воды. Ионообменные смолы действуют, чтобы удерживать ионы, позволяя им переноситься через ионообменные мембраны.Основные области применения технологии EDI, например, поставляемой Ionpure, E-cell и SnowPure, - это электроника, фармацевтика и производство электроэнергии.


Теория

Электрод в электрохимическая ячейка называется либо анод или катод, термины, которые были придуманы Майкл Фарадей. Анод определяется как электрод, на котором электроны покинуть камеру и окисление происходит, и катод как электрод, на котором электроны входят в ячейку и снижение происходит. Каждый электрод может стать анодом или катодом в зависимости от Напряжение применяется к ячейке. Биполярный электрод - это электрод, который функционирует как анод одной ячейки и катод другой ячейки.

Каждая ячейка состоит из электрода и электролит с ионы которые подвергаются окислению или восстановлению. Электролит - это вещество, содержащее свободные ионы, которое ведет себя как электропроводящая среда. Поскольку они обычно состоят из ионов в растворе, электролиты также известны как ионные растворы, но также возможны расплавленные электролиты и твердые электролиты. Иногда их на сокращенном жаргоне называют Lytes.

Вода проходит между анодом (положительный электрод) и катодом (отрицательный электрод). Ионоселективные мембраны позволяют положительным ионам отделяться от воды в направлении отрицательного электрода, а отрицательные ионы - в направлении положительного электрода. В результате получается деионизированная вода высокой чистоты.


Регенерация на месте

При использовании превышения тока, превышающего необходимое для движения ионов. Часть воды будет разделена с образованием ОН- и Н +. Эта разновидность заменяет анионы и катионы в смоле, этот процесс называется регенерацией смолы in situ. И поскольку это происходит во время самого процесса, нет необходимости останавливать установку и использовать химические вещества, как это происходит в других технологиях.[1]

Схема установки

Схема установки электродеионизации

Типичная установка EDI состоит из следующих компонентов: анода и катода, анионообменной мембраны, катионообменной мембраны и смолы. Самая упрощенная конфигурация состоит из 3-х отсеков, для увеличения производства их количество может быть увеличено.

Катионы текут к катоду, а анионы текут к аноду. Только анионы могут проходить через анионообменную мембрану, и только катионы могут проходить через катионообменную мембрану. Эта конфигурация позволяет анионам и катионам течь только в одном направлении из-за мембран и электрической силы, оставляя исходную воду свободной от ионов (деионизированная вода).

Концентрационные потоки (справа и слева от потока сырья) отклоняются, и их можно утилизировать, переработать или использовать в другом процессе.

Назначение ионообменной смолы - поддерживать стабильную проводимость питательной воды. Без смол проводимость резко упадет по мере уменьшения концентрации ионов. Такое падение проводимости очень затрудняет удаление 100% ионов. Но использование смол делает это возможным.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Альварадо, Люсия; Чен, Айчэн (2014-06-20). «Электродеионизация: принципы, стратегии и приложения». Electrochimica Acta. 132: 583–597. Дои:10.1016 / j.electacta.2014.03.165. ISSN  0013-4686.

внешняя ссылка