EDI超純水設備
一、定義與核心功能
EDI(Electrodeionization)超純水設備是一種將電滲析(ED)與離子交換技術相結合的水處理設備,用于制備電阻率高達 15-18.2MΩ?cm 的超純水。其核心功能是通過電化學反應和離子交換樹脂的協同作用,高效去除水中的電解質離子、有機物及微生物,滿足高純度用水需求。
二、工作原理
EDI 設備的工作原理基于以下三個關鍵機制
離子交換樹脂吸附:水中的陰陽離子被樹脂吸附,如陽離子(Na?、Ca2?)被陽離子樹脂吸附,陰離子(Cl?、SO?2?)被陰離子樹脂吸附。
電滲析驅動力:在直流電場作用下,樹脂吸附的離子被電場力驅動,通過陰陽離子交換膜遷移至濃水室,樹脂得以 “連續再生”,無需傳統化學再生。
水的電解離:電場作用下,水被解離為 H?和 OH?,持續補充樹脂所需的氫離子和氫氧根離子,維持離子交換的持續進行。
三、主要結構與組件
功能描述 | |
膜堆 | 由陰陽離子交換膜、濃水室、淡水室交替排列組成,是 EDI 的核心處理單元。 |
離子交換樹脂 | 填充于淡水室,吸附水中離子,分為陽離子樹脂和陰離子樹脂。 |
電極系統 | 提供直流電場,包括陽極(產生 O?)和陰極(產生 H?),通常采用鈦或不銹鋼材質。 |
控制面板 | 集成電源、流量計、電導率儀等,實時監控運行參數(如電壓、電流、水質指標)。 |
管道與閥門 | 分為進水、產水、濃水和極水管道,通過閥門控制水流方向和流量。 |
四、技術優勢
高純度與穩定性:產水電阻率可達 18.2MΩ?cm,且水質穩定,滿足半導體、制藥等行業的嚴格要求。
環保節能:無需化學藥劑再生樹脂,減少廢水排放;直流電場能耗低,運行成本較傳統混床工藝降低 30%-50%。
自動化程度高:可實現全自動化運行,通過 PLC 控制實時調節參數,減少人工維護。
占地面積小:模塊化設計,結構緊湊,比傳統水處理系統節省 50% 以上空間。
五、應用領域
電子工業:半導體芯片、電路板清洗用水,避免離子殘留影響元件性能。
制藥行業:注射用水(WFI)、無菌制劑生產,符合 GMP 標準。
實驗室分析:高效液相色譜(HPLC)、質譜(MS)等精密儀器用水。
光伏與光電:太陽能電池板、液晶顯示器(LCD)生產中的高純度清洗用水。
化工與科研:催化劑制備、納米材料合成等對水質敏感的實驗場景。
六、運行與維護要點
預處理要求:進水需經過反滲透(RO)處理,電導率<20μS/cm,余氯<0.05mg/L,避免樹脂污染。
定期監控:關注電導率、電壓、電流及各水流壓力,若產水水質下降,可能需清洗膜堆或更換樹脂。
防結垢措施:濃水室易因離子濃縮產生碳酸鈣結垢,可通過控制 pH 或添加阻垢劑預防。
七、與傳統超純水工藝的對比
EDI 超純水設備 | 傳統混床離子交換 | |
再生方式 | 電再生(無需化學藥劑) | 酸堿化學再生(污染大) |
水質穩定性 | 持續穩定(15-18.2MΩ?cm) | 周期性下降(需再生時水質波動) |
運行成本 | 低(節能、少維護) | 高(藥劑、人工成本高) |
占地面積 | ?。K化) | 大(需再生系統) |
八、發展趨勢
隨著半導體、新能源等行業對水質要求的提升,EDI 設備正朝著更高產水純度(如 18.2MΩ?cm 長期穩定)、智能化集成(與物聯網技術結合,遠程監控)和超低能耗方向發展,同時與 RO、超濾(UF)等工藝的組合應用也更加普及,形成一體化超純水解決方案
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