Febbraio 16 2023
Cosa è meglio, osmosi inversa + EDI o scambio ionico tradizionale?
The full Inglese name of EDI is electrode ionization, also known as electrodeionization technology, or packed bed electrodialysis
La tecnologia dell'elettrodeionizzazione combina le due tecnologie dello scambio ionico e dell'elettrodialisi. È una tecnologia di desalinizzazione sviluppata sulla base dell'elettrodialisi ed è una tecnologia di trattamento delle acque che è stata ampiamente utilizzata e ha ottenuto risultati migliori dopo le resine a scambio ionico.
Non solo sfrutta i vantaggi della desalinizzazione continua mediante tecnologia di elettrodialisi, ma utilizza anche la tecnologia a scambio ionico per ottenere l'effetto della desalinizzazione profonda;
Non solo migliora il difetto che l'efficienza di corrente diminuisce quando il processo di elettrodialisi viene utilizzato per trattare soluzioni a bassa concentrazione, migliora il trasferimento ionico, ma consente anche di rigenerare lo scambiatore di ioni, evitando l'uso di rigeneranti e riducendo il secondario generato durante l'uso di rigeneranti acido-base. L'inquinamento secondario, realizza il funzionamento continuo della deionizzazione.
TIl principio di base della deionizzazione EDI comprende i seguenti tre processi:
1. Processo di elettrodialisi
Sotto l'azione di un campo elettrico esterno, l'elettrolita nell'acqua migrerà selettivamente attraverso la resina a scambio ionico nell'acqua e verrà scaricato con l'acqua concentrata, rimuovendo così gli ioni nell'acqua.
2. Processo di scambio ionico
Gli ioni di impurità nell'acqua vengono scambiati dalla resina a scambio ionico e gli ioni di impurità nell'acqua vengono combinati per ottenere l'effetto di rimuovere efficacemente gli ioni nell'acqua.
3. Processo di rigenerazione elettrochimica
La resina viene rigenerata elettrochimicamente utilizzando l'H+ e l'OH- generati dalla polarizzazione dell'acqua interfacciale della resina a scambio ionico per realizzare l'autorigenerazione della resina.
02 Fattori di influenza e mezzi di controllo dell'EDI?
1. Influenza della conducibilità dell'affluente
A parità di corrente operativa, all'aumentare della conducibilità dell'acqua grezza, la velocità di rimozione degli elettroliti deboli mediante EDI diminuisce e aumenta anche la conduttività dell'effluente.
Se la conduttività dell'acqua grezza è bassa, anche il contenuto di ioni è basso e la bassa concentrazione di ioni rende anche grande il gradiente di forza elettromotrice formato sulla superficie della resina e della membrana nella camera dell'acqua dolce, con conseguente maggiore dissociazione dell'acqua, un aumento della corrente limite e l'H+ generato E la quantità di OH- è maggiore, In modo che l'effetto di rigenerazione della resina scambiatrice di anioni e cationi riempita nella camera di acqua dolce sia buono.
Pertanto, è necessario controllare la conducibilità dell'acqua in ingresso in modo che la conducibilità dell'acqua in ingresso EDI sia inferiore a 40 us/cm, il che può garantire la conduttività qualificata dell'acqua in uscita e la rimozione di elettroliti deboli.
2. L'influenza della tensione e della corrente di lavoro
Con l'aumentare della corrente di lavoro, la qualità dell'acqua prodotta continua a migliorare.
Tuttavia, se la corrente viene aumentata dopo aver raggiunto il punto più alto, a causa dell'eccessiva quantità di ioni H+ e OH- generati dalla ionizzazione dell'acqua, oltre ad essere utilizzati per rigenerare la resina, un gran numero di ioni in eccesso funge da ioni vettore per la conduzione e allo stesso tempo a causa della grande quantità di processo di movimento degli ioni portanti L'accumulo e l'intasamento si verificano nel mezzo, e si verifica anche la retrodiffusione, con conseguente peggioramento della qualità dell'acqua prodotta.
Pertanto, è necessario selezionare la tensione e la corrente di lavoro appropriate.
3. L'influenza della torbidità e dell'indice di inquinamento (SDI)
Il canale di produzione dell'acqua del modulo EDI è riempito con resina a scambio ionico. Un'eccessiva torbidità e indice di inquinamento ostruiranno il canale, con conseguente aumento della differenza di pressione del sistema e diminuzione della produzione di acqua.
Pertanto, è necessario un pretrattamento adeguato e l'effluente RO generalmente soddisfa i requisiti dell'affluente EDI.
4. L'influenza della durezza
Se la durezza residua dell'acqua di alimentazione nell'EDI è troppo alta, causerà incrostazioni sulla superficie della membrana del canale dell'acqua concentrata, la portata dell'acqua concentrata diminuirà, la resistività dell'acqua prodotta diminuirà e la qualità dell'acqua ne risentirà. Nei casi più gravi, i canali dell'acqua concentrata e polare del modulo saranno ostruiti. Con conseguente distruzione dei componenti a causa del riscaldamento interno.
Può essere combinato con la rimozione di CO2 per ammorbidire e aggiungere alcali all'acqua influente RO; quando il contenuto di sale dell'acqua in ingresso è elevato, può essere combinato con la desalinizzazione per aumentare il livello di RO o la nanofiltrazione per regolare l'impatto della durezza.
5. L'impatto del TOC (carbonio organico totale)
Se il contenuto di materia organica nell'acqua in ingresso è troppo elevato, causerà l'inquinamento organico della resina e della membrana selettivamente permeabile, che porterà ad un aumento della tensione di funzionamento del sistema e ad una diminuzione della qualità dell'acqua prodotta. Allo stesso tempo, è anche facile formare colloidi organici nel canale dell'acqua concentrata e bloccare il canale.
Pertanto, quando lo si tratta, è possibile aggiungere un livello di R0 in combinazione con altri requisiti dell'indice per soddisfare i requisiti.
6. L'influenza di ioni metallici come Fe e Mn
Metal ions such as Fe and Mn will cause "poisoning" of the resin, and the metal "poisoning" of the resin will cause the rapid deterioration of the EDI effluent quality, especially the rapid decline in the removal rate of silicon.
Inoltre, l'effetto catalitico ossidativo dei metalli a valenza variabile sulle resine a scambio ionico causerà danni permanenti alle resine.
In generale, il Fe nell'affluente EDI è controllato per essere inferiore a 0,01 mg/L durante il funzionamento.
7. L'influenza della CO2 nell'affluente
L'HCO3- generato dalla CO2 nell'acqua in ingresso è un elettrolita debole, che può facilmente penetrare nello strato di resina a scambio ionico e causare un declino della qualità dell'acqua prodotta.
Può essere rimosso mediante torre di degasaggio prima di entrare in acqua.
8. Effetto del contenuto di anioni totali (TEA)
Un TEA elevato ridurrà la resistività dell'acqua prodotta EDI o aumenterà la corrente di funzionamento EDI, mentre una corrente di funzionamento eccessivamente elevata aumenterà la corrente del sistema, aumenterà la concentrazione di cloro residuo nell'acqua dell'elettrodo e sarà dannosa per la durata della membrana dell'elettrodo.
Oltre agli otto fattori di influenza di cui sopra, anche la temperatura dell'acqua in ingresso, il valore del pH, il SiO2 e gli ossidi hanno un impatto sul funzionamento del sistema EDI.
03 Caratteristiche dell'EDI
Negli ultimi anni, la tecnologia EDI è stata ampiamente utilizzata in settori con elevati requisiti di qualità dell'acqua come l'energia elettrica, l'industria chimica e la medicina.
La ricerca applicativa a lungo termine nel campo del trattamento delle acque mostra che la tecnologia di trattamento EDI ha le seguenti sei caratteristiche:
1. La qualità dell'acqua è elevata e l'uscita dell'acqua è stabile
La tecnologia EDI combina i vantaggi della desalinizzazione continua mediante elettrodialisi e della desalinizzazione profonda mediante scambio ionico. La continua ricerca scientifica e la pratica hanno dimostrato che l'utilizzo della tecnologia EDI per la desalinizzazione può rimuovere efficacemente gli ioni nell'acqua e la purezza dell'acqua di scarico è elevata.
2. Basse condizioni di installazione delle apparecchiature e ingombro ridotto
Rispetto al letto a scambio ionico, il dispositivo EDI è di piccole dimensioni e leggero e non ha bisogno di essere dotato di serbatoi di stoccaggio di acidi e alcali, che possono risparmiare efficacemente spazio.
Non solo, il dispositivo EDI è una struttura autonoma, il periodo di costruzione è breve e il carico di lavoro di installazione in loco è ridotto.
3. Design semplice, funzionamento e manutenzione convenienti
Il dispositivo di elaborazione EDI può essere prodotto in modo modulare e può essere rigenerato automaticamente e continuamente senza grandi e complicate apparecchiature di rigenerazione. Dopo essere stato messo in funzione, è facile da usare e mantenere.
4. Il controllo automatico del processo di purificazione dell'acqua è semplice e conveniente
Il dispositivo EDI può essere collegato al sistema in parallelo con più moduli. I moduli sono sicuri e stabili nel funzionamento e affidabili nella qualità, rendendo il funzionamento e la gestione del sistema facili da realizzare, il controllo del programma e facile da usare.
5. Nessuno scarico di acido di scarto e liscivia di scarto, che favorisce la protezione dell'ambiente
Il dispositivo EDI non necessita di rigenerazione chimica acida e alcalina e non vi è praticamente alcuno scarico di rifiuti chimici.
6. Il tasso di recupero dell'acqua è elevato e il tasso di utilizzo dell'acqua della tecnologia di trattamento EDI è generalmente pari o superiore al 90%
In sintesi, la tecnologia EDI presenta grandi vantaggi in termini di qualità dell'acqua, stabilità di funzionamento, facilità di funzionamento e manutenzione, sicurezza e protezione dell'ambiente.
Ma ha anche alcuni difetti. Il dispositivo EDI ha requisiti più elevati in termini di qualità dell'acqua in ingresso e il suo investimento una tantum (costi di infrastruttura e attrezzature) è relativamente elevato.
Va notato che, sebbene il costo dell'infrastruttura e delle attrezzature per l'EDI sia leggermente superiore a quello del processo a letto misto, la tecnologia EDI presenta ancora alcuni vantaggi dopo aver considerato il costo di funzionamento del dispositivo.
Ad esempio, una stazione di acqua pura ha confrontato i costi di investimento e di esercizio dei due processi e il dispositivo EDI può compensare la differenza di investimento con il processo a letto misto dopo un anno di normale funzionamento.
04 Osmosi inversa + EDI VS Scambio ionico tradizionale
1. Confronto tra l'investimento iniziale del progetto
In termini di investimento iniziale del progetto, nel sistema di trattamento dell'acqua con una piccola portata d'acqua, perché il processo di osmosi inversa + EDI annulla l'enorme sistema di rigenerazione richiesto dal tradizionale processo di scambio ionico, in particolare annulla due serbatoi di stoccaggio acido e due serbatoi di stoccaggio alcalini. Taiwan, non solo riduce notevolmente i costi di approvvigionamento delle attrezzature, ma risparmia anche dal 10% al 20% della superficie terrestre, riducendo così i costi dell'ingegneria civile e dell'acquisizione di terreni per la costruzione di fabbriche.
Poiché l'altezza delle tradizionali apparecchiature a scambio ionico è generalmente superiore a 5 m, mentre l'altezza dell'osmosi inversa e delle apparecchiature EDI è compresa tra 2,5 m, l'altezza dell'officina per il trattamento delle acque può essere ridotta di 2-3 m, risparmiando così un altro 10%-20% dell'investimento in edilizia civile dell'impianto.
Considerando il tasso di recupero dell'osmosi inversa e dell'EDI, l'acqua concentrata dell'osmosi inversa secondaria e dell'EDI è completamente recuperata, ma l'acqua concentrata dell'osmosi inversa primaria (circa il 25%) deve essere scaricata e la produzione del sistema di pretrattamento deve essere aumentata di conseguenza. Quando il sistema adotta il tradizionale processo di coagulazione, chiarificazione e filtrazione, l'investimento iniziale deve aumentare di circa il 20% rispetto al sistema di pretrattamento del processo di scambio ionico.
Considerando globalmente, il processo osmosi inversa + EDI è approssimativamente equivalente al tradizionale processo di scambio ionico in termini di investimento iniziale in piccoli sistemi di trattamento dell'acqua.
2. Confronto dei costi operativi
Come tutti sappiamo, in termini di consumo di reagenti, il costo operativo del processo di osmosi inversa (compreso il dosaggio dell'osmosi inversa, la pulizia chimica, il trattamento delle acque reflue, ecc.) è inferiore a quello del tradizionale processo di scambio ionico (compresa la rigenerazione della resina a scambio ionico, il trattamento delle acque reflue, ecc.).
Tuttavia, in termini di consumo energetico, sostituzione di pezzi di ricambio, ecc., il processo di osmosi inversa più EDI sarà molto più elevato rispetto al tradizionale processo di scambio ionico.
Secondo le statistiche, il costo operativo del processo ad osmosi inversa più EDI è leggermente superiore a quello del tradizionale processo a scambio ionico.
Considerando globalmente, il costo complessivo di funzionamento e manutenzione del processo di osmosi inversa più EDI è dal 50% al 70% superiore a quello del tradizionale processo di scambio ionico.
3. L'osmosi inversa + EDI ha una forte adattabilità, un alto grado di automazione e un basso inquinamento ambientale
Il processo osmosi inversa + EDI è altamente adattabile alla salinità dell'acqua grezza. Il processo di osmosi inversa può essere utilizzato dall'acqua di mare, all'acqua salmastra, all'acqua di drenaggio delle miniere, alle acque sotterranee all'acqua di fiume, mentre il processo di scambio ionico ha un contenuto di solidi disciolti superiore a 500 mg nell'acqua in entrata/L è antieconomico.
L'osmosi inversa e l'EDI non richiedono la rigenerazione acido-base, consumano una grande quantità di acido-base e non generano una grande quantità di acque reflue acido-base. Hanno solo bisogno di aggiungere una piccola quantità di acido, alcali, antincrostante e agente riducente.
In termini di funzionamento e manutenzione, l'osmosi inversa e l'EDI presentano anche i vantaggi di un'elevata automazione e di un facile controllo dei programmi.
4. L'osmosi inversa + l'attrezzatura EDI è costosa e difficile da riparare ed è difficile trattare la salamoia concentrata
Sebbene il processo ad osmosi inversa più EDI presenti molti vantaggi, quando l'apparecchiatura si guasta, soprattutto quando la membrana ad osmosi inversa e la pila di membrane EDI sono danneggiate, può essere sostituita solo con l'arresto. Nella maggior parte dei casi, è necessario personale professionale e tecnico per sostituirlo e il tempo di spegnimento potrebbe allungarsi.
Sebbene l'osmosi inversa non produca una grande quantità di acque reflue acido-base, il tasso di recupero dell'osmosi inversa primaria è generalmente solo del 75% e verrà prodotta una grande quantità di acqua concentrata. Il contenuto di sale dell'acqua concentrata sarà molto più alto di quello dell'acqua grezza. Le misure di trattamento, una volta scaricate, inquineranno l'ambiente.
Attualmente, nelle centrali elettriche domestiche, la maggior parte della salamoia concentrata da osmosi inversa viene riciclata e utilizzata per il lavaggio del carbone e l'umidificazione delle ceneri; Alcune università stanno conducendo ricerche sull'evaporazione e la cristallizzazione della salamoia concentrata, ma il costo è elevato e difficile e non ci sono ancora problemi importanti. gamma di applicazioni industriali.
Il costo delle apparecchiature ad osmosi inversa ed EDI è relativamente elevato, ma in alcuni casi è addirittura inferiore all'investimento iniziale del tradizionale processo di scambio ionico.
Nei sistemi di trattamento dell'acqua su larga scala (quando il sistema produce una grande quantità di acqua), l'investimento iniziale dei sistemi ad osmosi inversa e EDI è molto più elevato rispetto a quello dei tradizionali processi a scambio ionico.
Nei piccoli sistemi di trattamento dell'acqua, il processo di osmosi inversa più EDI è all'incirca equivalente al tradizionale processo di scambio ionico in termini di investimento iniziale in piccoli sistemi di trattamento dell'acqua.
In sintesi, quando la potenza del sistema di trattamento dell'acqua è piccola, si può dare la priorità al processo di trattamento ad osmosi inversa più EDI. Questo processo ha un basso investimento iniziale, un alto grado di automazione e un basso inquinamento ambientale.
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