低含鹽量時(shí)工況：
這種工況是指EDI用于制備超純水和純水時(shí)的工況.所謂超純水是指將水質(zhì)中電解質(zhì)幾乎*除去,又將水中不離解的膠體物質(zhì)、氣體及有機(jī)物均去除至很低程度的水.超純水中的剩余含鹽量應(yīng)在0.1ｍｇ/Ｌ以下,在25℃時(shí)水的電導(dǎo)率應(yīng)小于0.1μＳ/ｃｍ.所謂純水是指將水中易去除的強(qiáng)電解質(zhì)去除,又將水中難以去除的硅酸及二氧化碳等弱電解質(zhì)去除至一定程度的水.純水中剩余含鹽量應(yīng)在0.1ｍｇ/Ｌ以下,在25℃時(shí)水的電導(dǎo)率應(yīng)為0.1～1μＳ/ｃｍ.純水又稱(chēng)去離子水,或深度脫鹽水.
制備超純水和純水的任何一種脫鹽處理系統(tǒng),一般都配有混床用它作為zui后對(duì)水質(zhì)把關(guān)的精加工設(shè)備.許多論證表明,ＲＯ與代替混床的EDI相組合,其工藝性能*.由于采用EDI,不需用化學(xué)藥劑再生,可無(wú)人值守,連續(xù)出水,所以EDIzui適于用來(lái)制備超純水和純水.
需用超純水和純水的用戶有兩種,一種是半導(dǎo)體、電子、醫(yī)藥等行業(yè)和科研用,它們對(duì)水質(zhì)要求很高,多半為超純水,但單臺(tái)制水設(shè)備的容量不大,大多在5ｍ3/ｈ以下.另一種是火力發(fā)電廠用,它們需用純水作為高壓鍋爐的補(bǔ)給水,由于鍋爐補(bǔ)給水量很大,希望單臺(tái)制水設(shè)備的容量為100ｍ3/ｈ左右.火力發(fā)電廠采用EDI時(shí),EDI的進(jìn)水應(yīng)為一級(jí)化學(xué)脫鹽水或ＲＯ出水,其水質(zhì)應(yīng)達(dá)到ＳｉＯ2<100μｇ/Ｌ,25℃時(shí)電導(dǎo)率<5μＳ/ｃｍ.EDI的出水至少應(yīng)滿足一級(jí)化學(xué)脫鹽-混床系統(tǒng)出水標(biāo)準(zhǔn):Sio2<20μｇ/Ｌ,25℃時(shí)電導(dǎo)率<0.2μＳ/ｃｍ.此時(shí)EDI的工況就屬于低含鹽量時(shí)的工況.
這時(shí),EDI進(jìn)水含鹽量很低,已比一般電滲析處理后的水低得多,因此,要討論EDI用于低含鹽量時(shí)的工況,zui初可忽略電滲析過(guò)程,只考慮離子交換作用.結(jié)果,在EDI投運(yùn)不久,淡水室內(nèi)的樹(shù)脂層就出現(xiàn)圖2(ａ)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+、Ｃａ2+(含Ｍｇ2+)和Ｎａ+失效層,Ｎａ++Ｈ+的工作層,以及Ｈ+保護(hù)層;對(duì)陰離子,則是ＳＯ42-、Ｃｌ-和ＨＣＯ3-(含ＨＳｉＯ3-)失效層,以及ＯＨ-保護(hù)層.
如果淡水室內(nèi)所形成的這種離子交換層譜能穩(wěn)定下來(lái),這種離子交換層譜不出現(xiàn)明顯的變化(層譜伸長(zhǎng)或收縮),這就表明進(jìn)入淡水室內(nèi)的一股欲處理水,當(dāng)它從淡水室失效層頂部流到工作層底部時(shí),其中所含的離子都已沿著流程不斷地從淡水室遷移至濃水室了.因?yàn)?這時(shí)失效層中樹(shù)脂本身已飽和,不可能再參與離子交換,欲處理水中的離子,在通過(guò)失效樹(shù)脂層時(shí)不被吸附住,而是受直流電場(chǎng)的作用發(fā)生電滲析橫向遷移,待到達(dá)工作底部,全部離子已遷移出淡水室.此時(shí)要注意到,在電場(chǎng)的作用下,樹(shù)脂不斷地進(jìn)行著離子解吸和離子吸附,無(wú)論是縱向離子交換,還是橫向電滲析遷移,都是一個(gè)動(dòng)平衡過(guò)程,不斷有離子進(jìn)入和離子流出,進(jìn)行著離子交換.
欲處理水流過(guò)工作層以后,水中電解質(zhì)離子已全部除去,得到了高質(zhì)量的超純水或純水.工作層下方的保護(hù)層,起保護(hù)出水水質(zhì)的作用.用它保障由于某種原因偶爾有離子穿入保護(hù)層時(shí)能將它們截留住,不發(fā)生離子穿透現(xiàn)象.在穩(wěn)定工況下,在失效層和工作層中都不應(yīng)發(fā)生明顯的樹(shù)脂自再生作用.由于這些層中水溶液內(nèi)離子濃度相對(duì)較高,在水溶液和顆粒表面或膜之間界面上也不容易發(fā)生濃差極化,所以不容易發(fā)生水電離,從而樹(shù)脂的自再生也不明顯.只有在保護(hù)層中,水內(nèi)電解質(zhì)離子極少,易發(fā)生濃差極化,才會(huì)使水電離產(chǎn)生Ｈ+和ＯＨ-離子,從而使得保護(hù)層中的樹(shù)脂保持Ｈ型和ＯＨ型.
如果從穩(wěn)定工況轉(zhuǎn)入不穩(wěn)定工況,如進(jìn)入淡水室中電解質(zhì)離子減少時(shí),則離子交換層譜中的失效層和工作層收縮,空出來(lái)的原有工作層具備使水電離的條件,實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂的自再生,使該層轉(zhuǎn)化為保護(hù)層.一旦工作層向下移至保護(hù)層消失時(shí),會(huì)出現(xiàn)電解質(zhì)離子穿透,水質(zhì)惡化.這說(shuō)明進(jìn)入淡水室中電解質(zhì)離子過(guò)多,已超出該EDI設(shè)備的工作能力.
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