16 de febrer de 2023
Què és millor, osmosi inversa + EDI o intercanvi iònic tradicional?
El nom complet en anglès d'EDI és ionització d'elèctrodes, també coneguda com a tecnologia d'electrodesionització, o electrodiàlisi de llit empaquetat
La tecnologia d'electrodesionització combina les dues tecnologies d'intercanvi iònic i electrodiàlisi. És una tecnologia de dessalinització desenvolupada a partir de l'electrodiàlisi, i és una tecnologia de tractament d'aigües que ha estat àmpliament utilitzada i ha aconseguit millors resultats després de les resines d'intercanvi iònic.
No només aprofita els avantatges de la dessalinització contínua mitjançant tecnologia d'electrodiàlisi, sinó que també utilitza la tecnologia d'intercanvi iònic per aconseguir l'efecte de la dessalinització profunda;
No només millora el defecte que baixa l'eficiència actual quan s'utilitza el procés d'electrodiàlisi per tractar solucions de baixa concentració, millora la transferència d'ions, sinó que també permet regenerar l'intercanviador d'ions, evitant l'ús de regenerants, i reduint el secundari generat durant l'ús de regenerants àcid-base. Contaminació secundària, realitzar l'operació contínua de desionització.
TEl principi bàsic de la desionització EDI inclou els tres processos següents:
1. Procés d'electrodiàlisi
Sota l'acció d'un camp elèctric extern, l'electròlit de l'aigua migrarà selectivament a través de la resina d'intercanvi iònic de l'aigua i es descarregarà amb l'aigua concentrada, eliminant així els ions de l'aigua.
2. Procés d'intercanvi iònic
Els ions d'impuresa de l'aigua són intercanviats per la resina d'intercanvi iònic i els ions d'impuresa de l'aigua es combinen per aconseguir l'efecte d'eliminar eficaçment els ions de l'aigua.
3. Procés de regeneració electroquímica
La resina es regenera electroquímicament utilitzant l'H+ i l'OH- generats per la polarització de l'aigua interfacial de la resina d'intercanvi iònic per realitzar l'autoregeneració de la resina.
02 Factors d'influència i mitjans de control de l'EDI?
1. Influència de la conductivitat de l'influent
Sota el mateix corrent de funcionament, a mesura que augmenta la conductivitat de l'aigua bruta, disminueix la velocitat d'eliminació d'electròlits febles per EDI i també augmenta la conductivitat de l'efluent.
Si la conductivitat de l'aigua bruta és baixa, el contingut d'ions també és baix i la baixa concentració d'ions fa que el gradient de força electromotriu format a la superfície de la resina i la membrana de la cambra d'aigua dolça també sigui gran, donant lloc a una major dissociació de l'aigua, un augment del corrent límit i l'H+ generat I la quantitat d'OH- és més, de manera que l'efecte de regeneració de la resina d'intercanvi aniònic i catònic omplerta a la cambra d'aigua dolça és bo.
Per tant, cal controlar la conductivitat de l'aigua influent de manera que la conductivitat de l'aigua influent EDI sigui inferior a 40us/cm, cosa que pot garantir la conductivitat qualificada de l'aigua efluent i l'eliminació d'electròlits febles.
2. La influència de la tensió i el corrent de treball
A mesura que augmenta el corrent de treball, la qualitat de l'aigua produïda continua millorant.
No obstant això, si el corrent augmenta després d'arribar al punt més alt, a causa de l'excessiva quantitat d'ions H+ i OH- generats per la ionització de l'aigua, a més d'utilitzar-se per regenerar la resina, un gran nombre d'ions sobrants actuen com a ions portadors per a la conducció i, al mateix temps, a causa de la gran quantitat de procés de moviment d'ions portadors L'acumulació i l'obstrucció es produeixen en el medi, i fins i tot es produeix una difusió inversa, resultant en una disminució de la qualitat de l'aigua produïda.
Per tant, s'ha de seleccionar la tensió i el corrent de treball adequats.
3. La influència de la terbolesa i l'índex de contaminació (IDS)
El canal de producció d'aigua del mòdul EDI s'omple amb resina d'intercanvi iònic. La terbolesa excessiva i l'índex de contaminació bloquejaran el canal, donant lloc a un augment de la diferència de pressió del sistema i una disminució de la producció d'aigua.
Per tant, es requereix un tractament previ adequat i l'efluent RO generalment compleix els requisits de l'influent EDI.
4. La influència de la duresa
Si la duresa residual de l'aigua d'alimentació a l'EDI és massa alta, provocarà incrustacions a la superfície de la membrana del canal d'aigua concentrada, el cabal de l'aigua concentrada disminuirà, la resistivitat de l'aigua produïda disminuirà i la qualitat de l'aigua es veurà afectada. En casos greus, es bloquejaran els canals d'aigua concentrada i d'aigua polar del mòdul. Provocant la destrucció de components a causa de l'escalfament intern.
Es pot combinar amb l'eliminació de CO2 per suavitzar i afegir àlcali a l'aigua influent RO; quan el contingut de sal de l'aigua afluent és alt, es pot combinar amb dessalinització per augmentar el nivell d'ósmosi inversa o nanofiltració per ajustar l'impacte de la duresa.
5. L'impacte del TOC (carboni orgànic total)
Si el contingut de matèria orgànica a l'aigua influent és massa elevat, provocarà una contaminació orgànica de la resina i de la membrana selectivament permeable, cosa que comportarà un augment de la tensió de funcionament del sistema i una disminució de la qualitat de l'aigua produïda. Al mateix temps, també és fàcil formar col·loides orgànics al canal d'aigua concentrada i bloquejar el canal.
Per tant, quan es tracta d'això, es pot afegir un nivell de R0 en combinació amb altres requisits d'índex per complir els requisits.
6. La influència d'ions metàl·lics com Fe i Mn
Els ions metàl·lics com Fe i Mn causaran "intoxicació" de la resina, i la "intoxicació" metàl·lica de la resina provocarà el ràpid deteriorament de la qualitat de l'efluent EDI, especialment la ràpida disminució de la taxa d'eliminació de silici.
A més, l'efecte catalític oxidatiu dels metalls de valència variable sobre les resines d'intercanvi iònic provocarà danys permanents a les resines.
En termes generals, es controla que el Fe a l'influent EDI sigui inferior a 0,01 mg/L durant el funcionament.
7. La influència del C02 en l'influent
L'HCO3- generat pel CO2 a l'aigua influent és un electròlit feble, que pot penetrar fàcilment a la capa de resina d'intercanvi iònic i fer que la qualitat de l'aigua produïda disminueixi.
Es pot eliminar mitjançant una torre de desgasificació abans d'entrar a l'aigua.
8. Efecte del contingut aniònic total (TEA)
Un TEA alt reduirà la resistivitat de l'aigua produïda per EDI o augmentarà el corrent de funcionament de l'EDI, mentre que un corrent de funcionament excessivament alt augmentarà el corrent del sistema, augmentarà la concentració de clor residual a l'aigua de l'elèctrode i serà perjudicial per a la vida útil de la membrana de l'elèctrode.
A més dels vuit factors d'influència anteriors, la temperatura de l'aigua d'entrada, el valor del pH, el SiO2 i els òxids també tenen un impacte en el funcionament del sistema EDI.
03 Característiques de l'EDI
En els darrers anys, la tecnologia EDI s'ha utilitzat àmpliament en indústries amb alts requisits de qualitat de l'aigua, com ara l'energia elèctrica, la indústria química i la medicina.
La investigació d'aplicacions a llarg termini en el camp del tractament d'aigües mostra que la tecnologia de tractament EDI té les sis característiques següents:
1. La qualitat de l'aigua és alta i la sortida d'aigua és estable
La tecnologia EDI combina els avantatges de la dessalinització contínua per electrodiàlisi i la dessalinització profunda per intercanvi iònic. La investigació i la pràctica científiques contínues han demostrat que l'ús de la tecnologia EDI per a la dessalinització pot eliminar eficaçment els ions de l'aigua i la puresa de l'aigua efluent és alta.
2. Baixes condicions d'instal·lació d'equips i poca empremta
En comparació amb el llit d'intercanvi iònic, el dispositiu EDI és de mida petita i lleuger, i no necessita estar equipat amb dipòsits d'emmagatzematge d'àcids i àlcalis, que poden estalviar espai de manera efectiva.
No només això, el dispositiu EDI és una estructura autònoma, el període de construcció és curt i la càrrega de treball d'instal·lació in situ és petita.
3. Disseny senzill, operació i manteniment convenients
El dispositiu de processament EDI es pot produir de manera modular i es pot regenerar automàticament i contínuament sense equips de regeneració grans i complicats. Després de posar-se en funcionament, és fàcil d'operar i mantenir.
4. El control automàtic del procés de purificació de l'aigua és senzill i còmode
El dispositiu EDI es pot connectar al sistema en paral·lel amb diversos mòduls. Els mòduls són segurs i estables en funcionament i fiables en qualitat, fent que el funcionament i la gestió del sistema siguin fàcils de realitzar el control del programa i fàcils d'operar.
5. Sense abocament d'àcids residuals i lleixiu, que afavoreix la protecció del medi ambient
El dispositiu EDI no necessita regeneració química àcida i alcalina i bàsicament no hi ha abocament de residus químics.
6. La taxa de recuperació d'aigua és alta i la taxa d'utilització de l'aigua de la tecnologia de tractament EDI és generalment del 90% o més
En resum, la tecnologia EDI té grans avantatges en termes de qualitat de l'aigua, estabilitat de funcionament, facilitat d'operació i manteniment, seguretat i protecció del medi ambient.
Però també té certes mancances. El dispositiu EDI té requisits més alts sobre la qualitat de l'aigua influent i la seva inversió única (costos d'infraestructura i equips) és relativament alta.
Cal tenir en compte que, tot i que el cost de la infraestructura i l'equip per a l'EDI és lleugerament superior al del procés de llit mixt, la tecnologia EDI encara té certs avantatges després de considerar el cost de funcionament del dispositiu.
Per exemple, una estació d'aigua pura va comparar els costos d'inversió i operació dels dos processos, i el dispositiu EDI pot compensar la diferència d'inversió amb el procés de llit mixt després d'un any de funcionament normal.
04 Osmosi inversa + EDI VS intercanvi iònic tradicional
1. Comparació de la inversió inicial del projecte
Pel que fa a la inversió inicial del projecte, en el sistema de tractament d'aigües amb un cabal d'aigua reduït, perquè el procés d'osmosi inversa + EDI anul·la l'enorme sistema de regeneració requerit pel procés tradicional d'intercanvi iònic, cancel·la especialment dos tancs d'emmagatzematge d'àcids i dos tancs d'emmagatzematge d'àlcalis. Taiwan, no només redueix molt el cost de l'adquisició d'equips, sinó que també estalvia entre un 10% i un 20% de la superfície terrestre, reduint així el cost de l'enginyeria civil i l'adquisició de terrenys per a la construcció de fàbriques.
Com que l'alçada dels equips tradicionals d'intercanvi iònic és generalment superior a 5 m, mentre que l'alçada dels equips d'osmosi inversa i EDI és de 2,5 m, l'alçada del taller de tractament d'aigua es pot reduir en 2-3 m, estalviant així un altre 10%-20% de la inversió en construcció civil de la planta.
Tenint en compte la taxa de recuperació de l'osmosi inversa i l'EDI, l'aigua concentrada de l'osmosi inversa secundària i l'EDI es recupera completament, però l'aigua concentrada de l'osmosi inversa primària (al voltant del 25%) s'ha de descarregar i la producció del sistema de pretractament s'ha d'augmentar en conseqüència. Quan el sistema adopta el procés tradicional de coagulació, clarificació i filtració, la inversió inicial ha d'augmentar aproximadament un 20% en comparació amb el sistema de pretractament del procés d'intercanvi iònic.
Considerant a fons, el procés d'osmosi inversa + EDI és aproximadament equivalent al procés tradicional d'intercanvi iònic en termes d'inversió inicial en petits sistemes de tractament d'aigua.
2. Comparació de costos operatius
Com tots sabem, pel que fa al consum de reactius, el cost operatiu del procés d'osmosi inversa (inclosa la dosificació d'osmosi inversa, la neteja química, el tractament d'aigües residuals, etc.) és inferior al del procés d'intercanvi iònic tradicional (incloent la regeneració de resines d'intercanvi iònic, el tractament d'aigües residuals, etc.).
No obstant això, pel que fa al consum d'energia, substitució de recanvis, etc., el procés d'osmosi inversa més EDI serà molt superior al procés tradicional d'intercanvi iònic.
Segons les estadístiques, el cost operatiu del procés d'osmosi inversa més EDI és lleugerament superior al del procés tradicional d'intercanvi iònic.
El cost total d'operació i manteniment del procés d'osmosi inversa més EDI és entre un 50% i un 70% superior al del procés tradicional d'intercanvi iònic.
3. L'osmosi inversa + EDI té una forta adaptabilitat, un alt grau d'automatització i poca contaminació ambiental
El procés d'osmosi inversa + EDI és altament adaptable a la salinitat de l'aigua bruta. El procés d'osmosi inversa es pot utilitzar a partir d'aigua de mar, aigua salobre, aigua de drenatge de mines, aigües subterrànies a aigües de riu, mentre que el procés d'intercanvi iònic té un contingut sòlid dissolt de més de 500 mg a l'aigua entrant / L no és econòmic.
L'osmosi inversa i l'EDI no requereixen regeneració àcid-base, consumeixen una gran quantitat d'àcid-base i no generen una gran quantitat d'aigües residuals àcid-base. Només necessiten afegir una petita quantitat d'àcid, àlcali, antiincrustant i agent reductor.
Pel que fa a l'operació i el manteniment, l'osmosi inversa i l'EDI també tenen els avantatges d'una alta automatització i un fàcil control del programa.
4. Els equips d'osmosi inversa + EDI són cars i difícils de reparar, i és difícil tractar la salmorra concentrada
Tot i que el procés d'osmosi inversa més EDI té molts avantatges, quan l'equip falla, especialment quan la membrana d'osmosi inversa i la pila de membranes EDI estan danyades, només es pot substituir per aturada. En la majoria dels casos, es requereix personal professional i tècnic per substituir-lo i el temps d'aturada pot ser més llarg.
Tot i que l'osmosi inversa no produeix una gran quantitat d'aigües residuals àcid-base, la taxa de recuperació de l'osmosi inversa primària és generalment només del 75% i es produirà una gran quantitat d'aigua concentrada. El contingut de sal de l'aigua concentrada serà molt superior al de l'aigua crua. Les mesures de tractament, un cop abocades, contaminaran el medi ambient.
Actualment, a les centrals elèctriques domèstiques, la major part de la salmorra concentrada de l'osmosi inversa es recicla i s'utilitza per al rentat del carbó i la humidificació de cendres; Algunes universitats estan duent a terme investigacions sobre l'evaporació i la cristal·lització de la salmorra concentrada, però el cost és elevat i difícil, i encara no hi ha cap problema important. gamma d'aplicacions industrials.
El cost dels equips d'osmosi inversa i EDI és relativament elevat, però en alguns casos és fins i tot inferior a la inversió inicial del procés tradicional d'intercanvi iònic.
En els sistemes de tractament d'aigua a gran escala (quan el sistema produeix una gran quantitat d'aigua), la inversió inicial dels sistemes d'osmosi inversa i EDI és molt superior a la dels processos tradicionals d'intercanvi iònic.
En sistemes de tractament d'aigua petits, el procés d'osmosi inversa més EDI és aproximadament equivalent al procés tradicional d'intercanvi iònic en termes d'inversió inicial en sistemes de tractament d'aigua petits.
En resum, quan la producció del sistema de tractament d'aigua és petita, es pot donar prioritat al procés de tractament d'osmosi inversa més EDI. Aquest procés té una baixa inversió inicial, un alt grau d'automatització i una baixa contaminació ambiental.
FEU CLIC A VEURE