一、高含鹽量時(shí)工況
這種工況是指EDI用于制備部分脫鹽水時(shí)的工況.這時(shí),EDI的進(jìn)水是自來(lái)水或經(jīng)除懸浮物預(yù)處理的原水,其含鹽量一般在200～300ｍｇ/Ｌ左右.這種部分脫鹽水分別用于作為低壓鍋爐補(bǔ)給水和一般工業(yè)上用來(lái)調(diào)配涂料及清洗的用水.
按我國(guó)低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,蒸汽鍋爐采用鍋外化學(xué)水處理時(shí)給水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)達(dá)到硬度≤0.03ｍｍｏｌ/Ｌ,而對(duì)熱水鍋爐則放寬硬度到≤0.6ｍｍｏｌ/Ｌ.標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水含鹽量沒(méi)有限制,應(yīng)由采用此含鹽量給水時(shí)核算鍋爐排污率在經(jīng)濟(jì)上是否合理來(lái)定.一般工業(yè)用戶對(duì)部分脫鹽水水質(zhì)的要求未作規(guī)定,根據(jù)用途不同,對(duì)水質(zhì)的要求也有所差別,但對(duì)水質(zhì)的一般要求與對(duì)工業(yè)鍋爐給水的要求不相上下.這類用戶采用EDI脫鹽時(shí),EDI就處在高含鹽量時(shí)的工況.
與低含鹽量時(shí)工況相同,脫鹽一開始,不計(jì)離子的電滲析遷移.等淡水室工作一段時(shí)間后,樹脂層必然會(huì)出現(xiàn)圖2(ｂ)所示的離子交換層譜.這一層譜,自上而下,對(duì)陽(yáng)離子,是Ｆｅ3+和Ｃａ2+(含Ｍｇ2+)失效層、Ｃａ2++Ｎａ+的工作層以及Ｎａ+(可能含少量Ｈ+)保護(hù)層;對(duì)陰離子,則是ＳＯ42-和Ｃｌ-失效層、Ｃｌ-+ＨＣＯ3-(含ＨＳｉＯ3-)工作層以及ＨＣＯ3-(含ＨＳｉＯ3-可能還含少量ＯＨ-)保護(hù)層.
與EDI處在低含鹽量工況時(shí)一樣,高含鹽量工況時(shí)EDI樹脂層的自再生仍然靠直流電場(chǎng)作用下水的電離.在EDI正常運(yùn)行中,自再生主要是在保護(hù)層中進(jìn)行.如果EDI能間隔運(yùn)行,那么停運(yùn)的EDI利用更改運(yùn)行參數(shù)如提高電壓[9],可實(shí)現(xiàn)EDI樹脂層的*再生,此時(shí)靠水電離出Ｈ+和ＯＨ-離子,將樹脂全部轉(zhuǎn)變?yōu)椋刃秃停希刃?一旦EDI重新投運(yùn),則其樹脂層又很快建立起上述離子交換層譜,見圖2(ｂ),從而實(shí)現(xiàn)高含鹽量工況下水的電去離子處理.
如果在高含鹽量工況下使用EDI時(shí)淡水室內(nèi)離子交換層能穩(wěn)定地建立起來(lái)這種層譜,那么EDI的出水就是部分脫鹽的軟化水.這種EDI出水與用Ｎａ離子交換軟水不同,從陽(yáng)離子來(lái)看,它直接除去欲處理水的Ｆｅ3+、Ｃａ2+(含Ｍｇ2+),且不再?gòu)臉渲粨Q出Ｎａ+來(lái)補(bǔ)充,而從陰離子來(lái)看,還除去部分ＳＯ42-和Ｃｌ-,從而使EDI出水的總含鹽量大幅度減少.
這種電去離子處理與單純的電滲析或反滲透不同,此時(shí)由于離子交換作用參與,在正常運(yùn)行下不會(huì)出現(xiàn)出水含有硬度離子Ｃａ2+(含Ｍｇ2+)的現(xiàn)象,而經(jīng)單純電滲析或反滲透的水可能都含有少量鈣、鎂離子.
EDI處理與其它膜處理一樣,要注意滅菌和防垢.滅菌是指除去水中細(xì)菌,防止細(xì)菌在膜和樹脂上滋生繁殖,常用紫外光照射.防垢是防止膜表面結(jié)垢,常用調(diào)節(jié)ｐＨ值先經(jīng)軟化處理,使EDI倒極[10]運(yùn)行等方法,當(dāng)EDI處在低含鹽量工況時(shí),因其進(jìn)水含Ｃａ2+極少,不會(huì)發(fā)生膜結(jié)垢問(wèn)題.
為了防止膜結(jié)垢,如要采用上述防垢處理,不如采用一般的倒極電滲析作初步脫鹽處理,這不但解決了EDI的膜結(jié)垢問(wèn)題,同時(shí)也減輕了EDI的脫鹽負(fù)擔(dān).
因此,對(duì)于含鹽量>300ｍｇ/Ｌ的高含鹽量水,如要用EDI處理,更應(yīng)先用普通的電滲析除去大部分鈣和降低含鹽量為宜.
二、結(jié)論
電去離子方法是一種將電滲析和離子交換有機(jī)地結(jié)合在一起的離子分離方法.根據(jù)已有的大量實(shí)踐和理論,將電去離子過(guò)程進(jìn)行時(shí)所發(fā)生化學(xué)反應(yīng)分清主次、前后和地點(diǎn),得出描述電去離子的反應(yīng)疊加實(shí)用分析方法,用它能圓滿解釋應(yīng)用EDI除去水中電解質(zhì)離子制備超純水、純水、軟化水和部分去離子水等實(shí)用問(wèn)題,從而有利于EDI的推廣應(yīng)用.
在應(yīng)用EDI來(lái)除去水中電解質(zhì)離子時(shí),EDI可在兩種狀態(tài)下工作:在低含鹽量時(shí),靠水電離產(chǎn)生Ｈ+和ＯＨ-自行再生離子交換樹脂,樹脂Ｈ型和ＯＨ型工作,用EDI制得超純水和純水,供電子、醫(yī)藥等行業(yè)和火力發(fā)電廠使用,這種凈水器稱為電去離子純水器[4];在高含鹽量時(shí),樹脂呈鹽基型,用EDI制得軟化水和部分去離子水,供工業(yè)鍋爐及有關(guān)工業(yè)使用,這種凈水器稱為電去離子軟水器[11].
電去離子凈水技術(shù)的推廣普及,將實(shí)現(xiàn)不用酸堿鹽化學(xué)藥劑再生離子交換樹脂,從而完成離子交換水處理工藝過(guò)程的重大變革,將它變?yōu)橐环N對(duì)環(huán)境無(wú)害的工藝.
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