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¿Qué es EDI?
El nombre completo en inglés de EDI es electrólisis, que se traduce como desalinización eléctrica, también conocida como tecnología de desalinización eléctrica o electrodiálisis de cama empacada.
La tecnología de electrodeionización combina las técnicas de intercambio iónico y de electrodiálisis.y es una tecnología de tratamiento de agua cada vez más utilizada y efectiva después de las resinas de intercambio iónico.
No sólo utiliza las ventajas de la desalinización continua mediante tecnología de electrodiálisis, sino que también logra una desalinización profunda mediante tecnología de intercambio iónico;
Esto no sólo mejora el defecto de la disminución de la eficiencia de la corriente en el proceso de electrodiálisis para el tratamiento de soluciones de baja concentración, mejora la transferencia de iones,pero también permite la regeneración de los intercambiadores de iones, evitando el uso de regeneradores y reduciendo la contaminación secundaria generada durante el uso de regeneradores ácido-base, logrando un funcionamiento continuo de desionización.
Imagen
Diagrama esquemático EDI
Los principios básicos de la desionización EDI incluyen los siguientes tres procesos:
1Proceso de electrodiálisis
Bajo la acción de un campo eléctrico externo, los electrolitos en el agua migran selectivamente a través de resinas de intercambio iónico y se descargan con agua concentrada, eliminando así los iones del agua.
2Proceso de intercambio iónico
Mediante el uso de resina de intercambio iónico para intercambiar iones de impurezas en el agua, combinado con iones de impurezas en el agua, se puede lograr el efecto de eliminar eficazmente los iones del agua.
3Proceso de regeneración electroquímica
Utilizando el H+ y el OH- generado por la polarización del agua en la interfaz de la resina de intercambio iónico para la regeneración electroquímica de la resina, logrando la autoregeneración de la resina.
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¿Cuáles son los factores que influyen en la EDI y cuáles son las medidas de control?
1. La influencia de la conductividad de la entrada
Bajo la misma corriente de funcionamiento, a medida que aumenta la conductividad del agua cruda, la tasa de eliminación de electrolitos débiles por EDI disminuye y la conductividad del efluente también aumenta.
Si la conductividad del agua cruda es baja, el contenido de iones también es bajo,y la baja concentración de iones hace que se forme un gran gradiente de fuerza electromotriz en la superficie de la resina y la membrana en la cámara de agua dulce, lo que conduce a un aumento del grado de disociación del agua, un aumento de la corriente máxima y una mayor cantidad de H+ y OH- producidos,que produce un buen efecto de regeneración de la resina de intercambio de aniones y cationes rellenada en la cámara de agua dulce.
Por lo tanto, es necesario controlar la conductividad del agua entrante para garantizar que la conductividad del agua entrante EDI sea inferior a 40us/cm,que puede garantizar la conductividad calificada del efluente y la eliminación de electrolitos débiles.
2La influencia del voltaje de trabajo y de la corriente
La corriente de trabajo aumenta y la calidad del agua producida sigue mejorando.
Pero si la corriente aumenta después de alcanzar el punto más alto, debido a la cantidad excesiva de H + y OH - iones generados por la ionización del agua,un gran número de iones excedentes actúan como iones portadores de corriente para la conducciónAl mismo tiempo, debido a la acumulación y bloqueo de un gran número de iones portadores de corriente durante su movimiento,ocurre una difusión contraria, lo que resulta en una disminución de la calidad del agua producida.
Por lo tanto, es necesario elegir el voltaje y la corriente de trabajo adecuados.
3El impacto del índice de turbidez y contaminación (SDI)
El canal de producción de agua del componente EDI está lleno de resina de intercambio iónico.que produce un aumento de la diferencia de presión del sistema y una disminución de la producción de agua.
Por lo tanto, se requiere un pretratamiento adecuado y los efluentes de la RO generalmente cumplen los requisitos de entrada EDI.
4La influencia de la dureza
Si la dureza residual del agua entrante en EDI es demasiado alta, causará una escamación en la superficie de la membrana del canal de agua concentrada, reducirá el caudal del agua concentrada,disminuir la resistividad eléctrica del agua producida, afectan a la calidad del agua producida y, en casos graves, bloquean el agua concentrada y los canales de agua extrema de los componentes,causando daños en los componentes debido al calentamiento interno.
Se puede combinar con la eliminación de CO2 para suavizar y añadir alcalino al flujo de RO; Cuando el contenido de sal en el flujo es alto,el efecto de la dureza se puede ajustar añadiendo una primera etapa de RO o nanofiltración junto con la desalinización.
5El impacto del carbono orgánico total (COT)
Si el contenido orgánico en el influjo es demasiado alto, causará contaminación orgánica de la resina y la membrana selectiva permeable,que conduce a un aumento del voltaje de funcionamiento del sistema y a una disminución de la calidad del agua producidaAl mismo tiempo, también es fácil formar coloides orgánicos en el canal de agua concentrado, lo que puede bloquear el canal.
Por consiguiente, en el proceso de transformación, se puede añadir un nivel adicional de R0 junto con otros requisitos de indicadores para cumplir con los requisitos.
6La influencia de iones metálicos como el Fe y el Mn
Los iones metálicos como Fe y Mn pueden causar "envenenamiento" de la resina, y el "envenenamiento" de la resina por metales puede conducir a un rápido deterioro de la calidad de los efluentes EDI,especialmente la rápida disminución de la tasa de eliminación de silicio.
Además, el efecto catalítico de oxidación de los metales de valencia variable en las resinas de intercambio iónico puede causar daños permanentes a la resina.
En términos generales, el contenido de Fe en la entrada de EDI durante el funcionamiento se controla para estar por debajo de 0,01 mg/L.
7El impacto del CO2 en el flujo
El HCO3- generado por el CO2 en el flujo de entrada es un electrolito débil que puede penetrar fácilmente en la capa de resina de intercambio iónico y causar una disminución en la calidad del agua producida.
Antes de entrar en el agua, se puede utilizar una torre de desgasificación para eliminar.
8La influencia del contenido total de aniones (TEA)
Un TEA alto reducirá la resistividad de la producción de agua EDI o requerirá un aumento de la corriente de funcionamiento EDI,Mientras que la corriente de funcionamiento excesivamente alta conducirá a un aumento de la corriente del sistema y la concentración de cloro residual en el agua polar, lo que es perjudicial para la vida útil de la membrana polar.
Además de los ocho factores de influencia anteriores, la temperatura del agua de entrada, el valor del pH, el SiO2 y los óxidos también tienen un impacto en el funcionamiento del sistema EDI.
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Características del EDI
En los últimos años, la tecnología EDI se ha aplicado ampliamente en industrias como la energía, la química y las industrias farmacéuticas que requieren una alta calidad del agua.
La investigación de aplicación a largo plazo en el campo del tratamiento del agua ha demostrado que la tecnología de procesamiento EDI tiene las siguientes seis características:
1. Alta calidad del agua y aguas residuales estables
La tecnología EDI combina las ventajas de la desalinización continua por electrodiálisis y la desalinización profunda por intercambio iónico.Las investigaciones y prácticas científicas continuas han demostrado que el uso de la tecnología EDI para una desalinización adicional puede eliminar eficazmente los iones del agua y lograr una alta pureza de los efluentes.
2Bajas condiciones de instalación de equipos y poca huella
En comparación con las camas de intercambio iónico, los dispositivos EDI son más pequeños en tamaño, más ligeros en peso y no requieren tanques de almacenamiento de ácido o alcalino, lo que puede ahorrar espacio de manera efectiva.
Además, el dispositivo EDI es una estructura totalmente montada con un corto período de construcción y una carga de trabajo mínima de instalación in situ.
3Diseño sencillo, fácil operación y mantenimiento
El dispositivo de procesamiento EDI puede ser modularizado para la producción y puede regenerarse automáticamente continuamente sin necesidad de equipos de regeneración grandes y complejos.,Es fácil de operar y mantener.
4El control automático del proceso de purificación del agua es simple y conveniente
Los dispositivos EDI pueden conectar múltiples módulos en paralelo con el sistema, lo que garantiza un funcionamiento seguro y estable del módulo, una calidad confiable y un fácil control del programa para el funcionamiento y la administración del sistema.
5No se descargan residuos de ácido y solución alcalina, beneficioso para la protección del medio ambiente
Los dispositivos EDI no requieren regeneración química ácida o alcalina, y básicamente no hay descarga de desechos químicos.
6La tasa de recuperación del agua es alta y la tasa de utilización del agua de la tecnología de tratamiento EDI es generalmente superior al 90%
En resumen, la tecnología EDI presenta importantes ventajas en términos de calidad del agua, estabilidad operativa, facilidad de operación y mantenimiento, seguridad y protección del medio ambiente.
Pero también tiene algunas deficiencias: los dispositivos EDI tienen altos requisitos para la calidad del agua de entrada y su inversión única (coste de infraestructura y equipo) es relativamente alta.
Cabe señalar que, aunque los costes de infraestructura y equipo de la EDI son ligeramente superiores a los de los procesos de lecho mixto, teniendo en cuenta los costes operativos totales del equipo,La tecnología EDI todavía tiene ciertas ventajas.
Por ejemplo, una estación de agua pura comparó los costes de inversión y operación de dos procesos,y el dispositivo EDI puede compensar la diferencia de inversión con el proceso de lecho mixto después de un año de funcionamiento normal.
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Osmosis inversa + EDI frente al intercambio iónico tradicional
1Comparación de la inversión inicial del proyecto
En términos de inversión inicial para el proyecto, en sistemas de tratamiento de agua con bajos caudales de producción de agua,el proceso de ósmosis inversa + EDI elimina el gran sistema de regeneración requerido por los procesos tradicionales de intercambio iónicoEsto no sólo reduce en gran medida los costes de adquisición de equipos, sino que también ahorra entre un 10% y un 20% de la superficie del terreno,Reducción de los costes de ingeniería civil y de adquisición de terrenos para la construcción de fábricas.
Debido al hecho de que la altura de los equipos tradicionales de intercambio iónico es generalmente superior a 5 m, mientras que la altura de los equipos de ósmosis inversa y EDI está dentro de los 2,5 m,la altura del taller de tratamiento de agua puede reducirse en 2-3m, ahorrando así entre un 10% y un 20% de la inversión en la construcción del taller.
Teniendo en cuenta las tasas de recuperación de la ósmosis inversa y la EDI, se recupera toda el agua concentrada de la ósmosis inversa secundaria y la EDI,pero el agua concentrada de la ósmosis inversa primaria (alrededor del 25%) debe descargarseEn el caso de los procesos tradicionales de clarificación y filtración por coagulación en el sistema de pretratamiento, se debe tener en cuenta que el proceso de purificación de la sangre por coagulación se realiza mediante un proceso de purificación de la sangre por coagulación, y que el rendimiento del sistema de pretratamiento debe aumentar en consecuencia.la inversión inicial debe incrementarse en aproximadamente un 20% en comparación con el sistema de pretratamiento mediante procesos de intercambio iónico.
Teniendo en cuenta todos los factores, el proceso de ósmosis inversa + EDI es aproximadamente equivalente en inversión inicial a los procesos tradicionales de intercambio iónico en los sistemas de tratamiento de agua a pequeña escala.
2Comparación de los costes de explotación
Como es bien sabido, en términos de consumo de drogas, el coste de funcionamiento de la tecnología de ósmosis inversa (incluida la dosificación por ósmosis inversa, la limpieza química, el tratamiento de aguas residuales, etc.En la actualidad, la tecnología de intercambio de iones (incluida la regeneración de resinas de intercambio de iones) es más, tratamiento de aguas residuales, etc.).
Sin embargo, en términos de consumo de energía y reemplazo de piezas de repuesto, el proceso de ósmosis inversa y EDI es mucho mayor que el proceso tradicional de intercambio iónico.
Según las estadísticas, el coste de operación de la ósmosis inversa combinada con el proceso EDI es ligeramente superior al del proceso tradicional de intercambio iónico.
Teniendo en cuenta todos los factores, el coste general de operación y mantenimiento de la ósmosis inversa combinada con el proceso EDI es del 50% al 70% superior al del proceso de intercambio iónico tradicional.
3La ósmosis inversa + EDI tiene una gran adaptabilidad, un alto grado de automatización y una contaminación ambiental mínima
El proceso de ósmosis inversa + EDI tiene una gran adaptabilidad al contenido de sal del agua cruda, y se puede utilizar para el agua de mar, agua salobre, agua de deshidratación de minas, aguas subterráneas y aguas fluviales.el proceso de intercambio iónico no es económico cuando el contenido de sólidos disueltos en el influjo es superior a 500 mg/l.
La ósmosis inversa y la EDI no requieren regeneración ácido-base, consumen una gran cantidad de ácido-base o generan una gran cantidad de aguas residuales ácido-base.Inhibidor de la escala, y se debe añadir un agente reductor.
En términos de operación y mantenimiento, la ósmosis inversa y el EDI también tienen las ventajas de una alta automatización y un fácil control del programa.
4Los equipos de ósmosis inversa+EDI son costosos y difíciles de reparar, y el tratamiento del agua salada concentrada es un reto.
Aunque el proceso de ósmosis inversa más EDI tiene muchas ventajas, en caso de fallo del equipo, especialmente cuando la membrana de ósmosis inversa y la pila de membranas EDI están dañadas,Sólo se puede cerrar para reemplazar.En la mayoría de los casos, se necesitan técnicos profesionales para su sustitución, y el tiempo de apagado puede ser más largo.
Aunque la ósmosis inversa no produce una gran cantidad de aguas residuales ácidas y alcalinas, la tasa de recuperación de la ósmosis inversa primaria es generalmente sólo del 75%,que produce una gran cantidad de agua concentradaEl contenido de sal de las aguas concentradas es mucho mayor que el de las aguas crudas.Contaminará el medio ambiente..
En la actualidad, en las centrales eléctricas domésticas, la recuperación y utilización de agua salada concentrada de ósmosis inversa se utiliza principalmente para el lavado de carbón y la humidificación de cenizas;Algunas universidades están llevando a cabo investigaciones sobre el proceso de evaporación y cristalización de agua salada concentrada, pero el coste y la dificultad son elevados, por lo que aún no se ha aplicado ampliamente en la industria.
El coste de los equipos de ósmosis inversa y EDI es relativamente elevado, pero en algunos casos, la inversión inicial es incluso inferior a la de los procesos tradicionales de intercambio iónico.
En los sistemas de tratamiento de agua a gran escala (cuando el sistema produce una gran cantidad de agua),La inversión inicial en sistemas de ósmosis inversa y EDI es mucho mayor que la de los procesos tradicionales de intercambio iónico.
En los sistemas de tratamiento de agua a pequeña escala, el proceso de ósmosis inversa más EDI tiene una inversión inicial similar en comparación con los procesos tradicionales de intercambio iónico.
En resumen, cuando el rendimiento del sistema de tratamiento de agua es bajo, se puede dar prioridad al proceso de tratamiento por ósmosis inversa y EDI.y una contaminación ambiental mínima.
