EDI e-cell阴阳膜图解.ppt
E-Cell MK-3 EDI連續電去離子技連續電去離子技術原理術原理介紹介紹2/GE/超純水系統去離子脫鹽技術的發展超純水系統去離子脫鹽技術的發展MK3 EDIPretreatment預處理Cation IX陽離子交換樹脂Acid酸Caustic鹼Anion IX陰離子交換樹脂Mixed Bed混床Pretreatment預處理R.O.逆滲透Mixed Bed混床Caustic鹼Acid酸Pretreatment預處理R.O.逆滲透連續電去離子技術連續電去離子技術To Save Space,Chemical Free3/GE/EDI是什麼是什麼?EDI(Electrodeionization)中文全稱中文全稱“連續電去連續電去離子技術離子技術”,其主要用於替代其主要用於替代傳統混床技術傳統混床技術.EDI 技術是離子化物質在電場的作用下技術是離子化物質在電場的作用下,透過導電物透過導電物質從產水中遷移出去質從產水中遷移出去,以達到生產高純水的過程以達到生產高純水的過程.4/GE/陰陰/陽離子交換膜陽離子交換膜濃水室流道濃水室流道陰陰/陽電極陽電極陰陰/陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂E-Cell EDI 架構組成架構組成:5/GE/陰極板陰極板陰離子交換膜陰離子交換膜濃水室濃水室陽離子交換膜陽離子交換膜淡水室淡水室E-Cell 膜塊分解圖膜塊分解圖:6/GE/Mobile Counter CationsMobile Counter CationsWater-Filled PassageWater-Filled PassageFixed Anion SitesFixed Anion SitesPolymer Support StructurePolymer Support StructureS OS O-O OO OS OS O-O OO OS OS O-O OO ONaNa+NaNa+NaNa+CH3N+CH3CH3CH3N+CH3CH3CH3N+CH3CH3Cl-Mobile Counter AnionsMobile Counter AnionsWater-Filled PassageWater-Filled PassageFixed Cation SitesFixed Cation SitesPolymer Support StructurePolymer Support StructureCl-Cl-陽離子交換膜陽離子交換膜陰離子交換膜陰離子交換膜陰陰/陽離子交換膜陽離子交換膜7/GE/CH3N+CH3CH3CH3N+CH3CH3CH3N+CH3CH3Cl-Cl-Cl-Mobile Counter AnionsMobile Counter AnionsWater-Filled PassageWater-Filled PassageFixed Cation SitesFixed Cation SitesPolymer Support StructurePolymer Support Structure陰離子交換膜陰離子交換膜8/GE/陰離子交換膜陰離子交換膜9/GE/Mobile Counter CationsMobile Counter CationsWater-Filled PassageWater-Filled PassageFixed Anion SitesFixed Anion SitesPolymer Support StructurePolymer Support StructureS OS O-O OO OS OS O-O OO OS OS O-O OO ONaNa+NaNa+NaNa+陽離子交換膜陽離子交換膜10/GE/陽離子交換膜陽離子交換膜11/GE/HCOHCO3 3-CaCa+NaNa+SOSO4 4=ClCl-MgMg+OHOH-H H+HSiOHSiO3 3-COCO3 3=H2O高高純純產產水水HCOHCO3 3-Cathode陰極陰極(-)(-)+Anode陽極陽極(+)(+)SiOSiO2 2COCO2 2NaNa+SOSO4 4=ClCl-CaCa+陰離陰離子交子交換換膜膜陽離陽離子交子交換換膜膜GE Ecell MK3 EDI工作原理工作原理12/GE/EDI去水中鹽分可分為兩個階段去水中鹽分可分為兩個階段:第一階段第一階段:強電離性離子遷移時段強電離性離子遷移時段(高鹽分區域高鹽分區域)第二階段第二階段:弱電離性物質電離時段弱電離性物質電離時段(低鹽分區域低鹽分區域)EDI工作原理工作原理13/GE/第一階段第一階段:強電離性離子遷移階段強電離性離子遷移階段樹脂呈飽和狀態樹脂呈飽和狀態.強電離性離子在樹脂表面可控制的擴散強電離性離子在樹脂表面可控制的擴散.離子透過擴散從水中擴散進樹脂中離子透過擴散從水中擴散進樹脂中.離子在電場作用下離子在電場作用下,沿樹脂表面運動沿樹脂表面運動.離子到達並穿過離子交換膜進入濃水室離子到達並穿過離子交換膜進入濃水室.14/GE/第二階段第二階段:弱電離性物質電離階段弱電離性物質電離階段樹脂呈樹脂呈H+或或OH-狀態狀態透過電離回應透過電離回應,去除水中弱電離性物質去除水中弱電離性物質(弱酸弱酸,弱弱鹼鹼)CO2 +OH-HCO3-pKa=6.4 HCO3-+OH-CO3=pKa=10.3 SiO2 +OH-HSiO3-pKa=9.8 H3BO3+OH-B(OH)4-pKa=9.2 NH3 +H+-NH4+pKa=9.215/GE/離子交換過程離子交換過程陽離子陽離子樹脂樹脂陰離子陰離子樹脂樹脂NaNa+ClCl-H H+OHOH-H H2 2O O+淡水室淡水室16/GE/陽樹脂陽樹脂陰樹脂陰樹脂陽離子交換膜陽離子交換膜陰離子交換膜陰離子交換膜OHOH-OHOH-ClCl-NaNa+H H+H H+OHOH-H H+淡水室淡水室 離子遷移離子遷移17/GE/陽樹脂陽樹脂陰樹脂陰樹脂OHOH-H H2 2O OH H+NaNa+ClCl-OHOH-H H+淡水室淡水室-水分子的裂解水分子的裂解&樹脂再生樹脂再生18/GE/7.7 V7.7 V水分子的裂解水分子的裂解19/GE/高高/低低pH pH 區域區域陽離子樹脂中陽離子樹脂中磺酸基磺酸基(SO3H)SO3H)帶負電性帶負電性遷移遷移 遷遷移移陰離子樹脂中陰離子樹脂中季胺基季胺基-N(CH3)3N(CH3)3帶正電性帶正電性 20/GE/解離的解離的SiO2.解離的解離的CO2 變成變成HCO3-帶上電荷帶上電荷+OH+OH+OH+OHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOH-OHOHOHOHOHOHOHOHOHOH-陰離子樹脂陰離子樹脂進水中的進水中的中性中性CO2陰離子樹脂陰離子樹脂進水中的進水中的中性中性SiO2中性或弱電離物質的電離中性或弱電離物質的電離 21/GE/濃水室濃水室陰離子交換膜陰離子交換膜陽離子交換膜陽離子交換膜淡水室淡水室淡水室淡水室ClCl-OHOH-NaNa+H H+ClCl-NaNa+-高高pHpH低低pHpH陽離子不能透陽離子不能透過陰離子交換膜過陰離子交換膜 陰離子不能透陰離子不能透過陽離子交換膜過陽離子交換膜22/GE/陰極側化學回應陰極側化學回應_陰極陰極 氫氣氫氣(H2)產生產生 7.0 mL(STP)/安培安培/分鐘分鐘 高高pH 有結垢的可能性有結垢的可能性.23/GE/陽極側化學回應陽極側化學回應+陽極陽極產生氧氣產生氧氣 3.5 mL(STP)/安培安培/分鐘分鐘微量氯氣產生微量氯氣產生 1-2 ppm in Eout(400 uS/cm NaCl)低低pH24/GE/1.1.軟化器軟化器 +1級級RO+E-Cell系統系統(當原水中含有較低的電導率和硬度時採用當原水中含有較低的電導率和硬度時採用)活性活性炭炭過濾過濾器器軟化軟化器器RORO濃水排放濃水排放EDIEDI多多層層石英石英砂砂過過濾器濾器EDIEDI濃水回流濃水回流使用點使用點極極水水排排放放原水原水25/GE/2.2級級(Two Pass RO+E-Cell系統系統(營運最為穩定的設計營運最為穩定的設計)第一級第一級 RORO加鹼加鹼Degas(CO2)第二級第二級RORO濃水排濃水排放放使用點使用點EDIEDIEDIEDI濃濃水回水回流流活性活性炭炭過濾過濾器器多多層層石英石英砂砂過過濾器濾器二級二級RORO濃水回濃水回流流極水排放原水原水26/GE/進水要求進水要求Parameter(參數參數)MK-2E MK-3Total Exchangeable 22mg/l 25mg/l Anion(TEA as CaCO3)總可交換陰離子數總可交換陰離子數Conductivity(NaHCO3)28 S/cm 43 S/cm 電導電導率率Hardness(as CaCO3)0.50mg/l 1.0mg/l 硬度硬度Silica/矽矽0.50mg/l 1.0mg/lTOC/總有機總有機碳碳 0.50mg/l 0.50mg/lTotal Chlorine/總總氯氯 0.05mg/l 0.05mg/lTemperature/温度温度 5 38 deg C 5 40 deg CpH 5 9 4 11Fe,Mn,H2S 0.01mg/l 0.01mg/lTurbidity/濁濁度度 1 NTU 1 NTUMax Voltage DC/最大直流最大直流電壓電壓400 300Max Amperage/最大最大電流電流4.5 5.2Performance improvements,with minimal change to Dilute stream.在淡水流量在淡水流量幾幾乎乎不不變變的情况的情况下下將將模模組組的性的性能提高能提高27/GE/Feed Water RequirementsParameterMK-2EIonics EDIMK-3Total Exchangeable 25mg/l 25 mg/l Anion(TEA as CaCO3)Conductivity(NaHCO3)28 S/cm 40 S/cm 43 S/cm Hardness(as CaCO3)0.50mg/l 0.25mg/l1.0 mg/l Silica0.50mg/l1.0mg/l1.0 mg/lTOC0.50mg/l0.5mg/l0.50 mg/lTotal Chlorine0.05mg/l0.1mg/l0.05 mg/lTemperature5 38 deg C10 40 deg C5 38 deg CpH5 94-104 11Fe,Mn,H2S0.01mg/l0.01mg/l0.01 mg/lTurbidity1 NTU1 NTUMax Voltage DC400600300Max Amperage4.5105.2Typically all EDI state approximately the same inlet feed water requirements.28/GE/操作操作簡單簡單無濃水無濃水回路的控制；回路的控制；無無需加需加鹽鹽的操作和维的操作和维護護一次性通一次性通過設計過設計=系统更系统更簡單簡單運運行成本低行成本低無濃水泵浦無濃水泵浦無無需加需加鹽鹽單個單個GE MK3 EDI Stack實際運行電壓實際運行電壓50150v;電流電流13A.系統運系統運行能耗更低行能耗更低：0.13 to 0.4 kWhr/m3 MK-3的的優點優點29/GE/MK-2E 流程流程圖圖產產水出水出電極電極水排放水排放濃濃水排放水排放濃水補充濃水補充進水進水30/GE/MK-3 流流程程圖圖產產水出水出極極水排放水排放濃濃水排放水排放濃濃水入口水入口進進水水31/GE/Feed 進進水水HSiOHSiO3 3-COCO3 3=OHOH-H H+ClCl-SOSO4 4=NONO3 3-HCOHCO3 3-Anion Membrane 陰離陰離子交换膜子交换膜Cation MembraneNaNa+CaCa+MgMg+Na+Na+Anion MembraneCation Membrane 陽離陽離子交换膜子交换膜CaCa+MgMg+NaNa+H H+ConcentrateAnode 陽極陽極(+)Cathode 陰極陰極(-)Concentrate濃水HSiOHSiO3 3-COCO3 3=OHOH-ClCl-NONO3 3-HCOHCO3 3-HSiOHSiO3 3-SOSO4 4=H H+MK3 EDI 工作原理工作原理濃水濃水Anode Waste陽極廢陽極廢水水High Purity Water超超纯水纯水High Purity Water超超纯水纯水Cathode Waste陰極廢陰極廢水水
