一、概述

 

去離子水設(shè)備，簡(jiǎn)單的解釋就是將水中的離子（鈉離子、鉀離子、鈣離子、鎂離子、氯離子、硫酸根離子、重碳酸根離子、硅等）去除去，使水的電導(dǎo)率降低，電阻率升高，電導(dǎo)率與電阻率互為倒數(shù)，各行業(yè)對(duì)出水的水質(zhì)不一樣，所以去離子水設(shè)備，所選擇的工藝不一樣，費(fèi)用也就不一樣。去離子水設(shè)備，也可稱為純水設(shè)備，超純水設(shè)備，反滲透設(shè)備，所生產(chǎn)出來(lái)的水，也叫去離子水，純水，超純水......只是叫法不一樣而已。如果您不知道出水水質(zhì)要達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn)，只要您告訴我您是生產(chǎn)哪種產(chǎn)品，我們就根據(jù)行業(yè)所需去離子水出水水質(zhì)，選擇適合您的工藝流程，設(shè)計(jì)滿足您要求的出水水質(zhì)的方案及報(bào)價(jià)。

 

隨著社會(huì)的發(fā)展，工業(yè)經(jīng)濟(jì)的騰飛，工業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，原本陌生的去離子水設(shè)備，現(xiàn)已普遍走進(jìn)到各個(gè)大、小型實(shí)驗(yàn)室，工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。追述去離子水設(shè)備的發(fā)展，也經(jīng)歷了樹脂交換、膜過濾（反滲透 ）、電除鹽等幾個(gè)階段。 去離子水是指除去了呈離子形式雜質(zhì)后的純水。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/TC 147規(guī)定的“去離子”定義為：“去離子水完全或不完全地去除離子物質(zhì)，主要指采用離子交換樹脂處理方法�！爆F(xiàn)在的工藝主要采用RO反滲透的方法制取。應(yīng)用離子交換樹脂去除水中的陰離子和陽(yáng)離子，但水中仍然存在可溶性的有機(jī)物，可以污染離子交換柱從而降低其功效，去離子水存放后也容易引起細(xì)菌的繁殖。 在半導(dǎo)體行業(yè)中，去離子水被稱為“超純水”或是“18兆歐水”。

 

二、去離子水設(shè)備主要生產(chǎn)工藝　　

 

 

去離子水的工藝大致可分為四種

 

 

***種：采用陽(yáng)陰離子交換樹脂取得的去離子水，一般通過之后，出水電導(dǎo)率可降到10us/cm以下，再經(jīng)過混床就可以達(dá)到1us/cm以下了。但是這種方法做出來(lái)的水成本極高，而且顆粒雜質(zhì)太多，達(dá)不到理想的要求。用離子交換樹脂其優(yōu)點(diǎn)在于初投資少，占用的地方少，但缺點(diǎn)就是需要經(jīng)常進(jìn)行離子再生，耗費(fèi)大量酸堿，而且對(duì)環(huán)境有一定的破壞性。目前已較少采用了。

 

 

第二種：預(yù)處理（即砂碳過濾器+精密過濾器）+反滲透+混床工藝，這種方法是目前采用***多的，因?yàn)榉礉B透投資成本也不算高，可以去除90%已上的水中離子，剩下的離子再通過混床交換除去，這樣可使出水電導(dǎo)率：0.06左右。這樣是目前***流行的方法。

 

 

第三種：采用兩***反滲透方式，其流程如下： 自來(lái)水→多介質(zhì)過濾器→活性炭過濾器→軟化水器→中間水箱→低壓泵→精密過濾器→一***反滲透→PH調(diào)節(jié)→混合器→二***反滲透（反滲透膜表面帶正電荷）→純水箱→純水泵→微孔過濾器→用水點(diǎn) ，其***點(diǎn)為初投次比采用離子交換樹脂方式要高，但無(wú)須樹脂再生。其缺點(diǎn)在于相關(guān)膜原件需定期清洗或更換，水質(zhì)相對(duì)來(lái)說(shuō)不是太高，大都只能做到1us/cm左右，所以在不質(zhì)要求更高的時(shí)候常采用一***反滲透后面再用混床（陰陽(yáng)復(fù)床）把關(guān)。

 

 

第四種：前處理與第二種方法一樣使用反滲透，只是后面使用的混床采用EDI連續(xù)除鹽膜塊代替，這樣就不用酸堿再生樹脂，而是用電再生。這就徹底使整個(gè)過程無(wú)污染了，經(jīng)過處理后的水質(zhì)可達(dá)到：15M以上。但這這種方法的前期投資比較多，運(yùn)行成本低。根據(jù)各公司的情況做適當(dāng)?shù)耐顿Y。***好不過了。 其流程如下： 原水→多介質(zhì)過濾器→活性炭過濾器→軟化水器→中間水箱→低壓泵→PH值調(diào)節(jié)系統(tǒng)→高效混合器→精密過濾器→高效反滲透→中間水箱→EDI水泵→EDI系統(tǒng)→微孔過濾器→用水點(diǎn) ，這是目前制取超純水***經(jīng)濟(jì)，***環(huán)保的超純水制備工藝，不需要用酸堿進(jìn)行再生便可連續(xù)制取超純水，對(duì)環(huán)境沒什么破壞性。其缺點(diǎn)在于初投資相對(duì)以上兩種方式過于昂貴。

 

（一）離子交換設(shè)備　　

 

 

離子交換系統(tǒng)是通過陰、陽(yáng)離子交換樹脂對(duì)水中的各種陰、陽(yáng)離子進(jìn)行置換的一種傳統(tǒng)水處理工藝，陰、陽(yáng)離子交換樹脂按不同比例進(jìn)行搭配可組成離子交換陽(yáng)床系統(tǒng)，離子交換陰床系統(tǒng)及離子交換混床系統(tǒng)，而混床系統(tǒng)又通常是用在反滲透等水處理工藝之后用來(lái)制取超純水，高純水的終端工藝，他是目前用來(lái)制備超純水、高純水不可替代的手段之一。其出水電導(dǎo)率可低于1uS/cm以下，出水電阻率達(dá)到1MΩ.cm以上，根據(jù)不同的水質(zhì)及使用要求，出水電阻率可控制在1~18MΩ.cm之間。被廣泛應(yīng)用在電子、電力超純水，化工，電鍍超純水，鍋爐補(bǔ)給水及醫(yī)藥用超純水等工業(yè)超純水，高純水的制備上。

 

 

工作原理

 

  

采用離子交換方法，可以把水中呈離子態(tài)的陽(yáng)、陰離子去除，以氯化鈉(NaCl)代表水中無(wú)機(jī)鹽類，水質(zhì)除鹽的基本反應(yīng)可以用下列方程式表達(dá)：

 

 

1、陽(yáng)離子交換樹脂：R—H+Na+ R—Na+H+

 

 

 2、陰離子交換樹脂：R—OH+Cl- R—Cl+OH-

 

 

陽(yáng)、陰離子交換樹脂總的反應(yīng)式即可寫成：

 

 

RH+ROH+NaCl——RNa+RCL+H2O

 

 

由此可看出，水中的NaCl已分別被樹脂上的H+和OH-所取代，而反應(yīng)生成物只有H2O，故達(dá)到了去除水中鹽的作用。

 

 

離子交換設(shè)備是傳統(tǒng)的去離子水設(shè)備，它的產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定，造價(jià)相對(duì)較低。在以往的電廠鍋爐補(bǔ)給水都是采用陽(yáng)床+陰床+混床處理工藝。

 

 

近年來(lái)，隨著反滲透、EDI等工藝的發(fā)展，離子交換設(shè)備操作復(fù)雜，不容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，浪費(fèi)酸堿，運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)更加突出，目前更多的應(yīng)用于反滲透的深度處理。

 

 

小型的離子交換設(shè)備常采用有機(jī)玻璃交換柱，有利于觀察樹脂運(yùn)行情況。如混合離子交換器再生分層是否充分，陽(yáng)離子是否“中毒”等，樹脂損耗情況等。

 

 

大型的離子交換設(shè)備則采用碳鋼內(nèi)襯環(huán)氧樹脂或襯膠，中間預(yù)留可視裝置，以便于離子再生時(shí)在線觀測(cè)再生液水位狀況。

 

（二）反滲透設(shè)備　　

 

 

反滲透技術(shù)是近幾年來(lái)才在我國(guó)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)現(xiàn)代高新技術(shù)。反滲透就是對(duì)溶液施加一個(gè)大于滲透壓的壓力，使水透過***制的半透膜，從溶液中分離出來(lái)。因?yàn)檫@個(gè)過程和滲透現(xiàn)象相反，所以稱為反滲透。按各種物料的不同滲透壓，就可以對(duì)某種溶液使用大于滲透壓的反滲透方法，達(dá)到對(duì)溶液進(jìn)行分離、提取、純化和濃縮的目的。反滲透裝置，主要是分離溶液中的離子范圍，它無(wú)需加熱，更沒有相變過程，因此比傳統(tǒng)的方法能耗低。反滲透裝置體積小，操作簡(jiǎn)單，適用范圍比較廣。用反滲透裝置，處理工業(yè)用水，不耗用大量酸堿，無(wú)二次污染，它的運(yùn)行費(fèi)用也比較低。反滲透膜分離技術(shù)，簡(jiǎn)稱RO技術(shù)。我公司生產(chǎn)的RO純水機(jī)可使回收率達(dá)到75%，脫鹽率高達(dá)98%以上，而且關(guān)鍵部件反滲膜為美國(guó)進(jìn)口產(chǎn)品，使出水水質(zhì)得到保證且出水水質(zhì)穩(wěn)定。系統(tǒng)預(yù)處理部分的設(shè)備均采用進(jìn)口多路閥控制，使整個(gè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，技術(shù)含量高，而且RO純水機(jī)還可減少酸堿的排放量，有利于環(huán)境保護(hù)。反滲透純水設(shè)備根據(jù)不同的源水水質(zhì)采用不同的工藝。一般自來(lái)水經(jīng)一***反滲透系統(tǒng)處理后，產(chǎn)水電導(dǎo)率＜10μS/cm，經(jīng)雙***反滲透設(shè)備后產(chǎn)水電導(dǎo)率＜2μS/cm甚至更低，在反滲透系統(tǒng)后輔以離子交換設(shè)備或EDI設(shè)備可以制備超純水，使電阻率達(dá)到18兆歐姆(電導(dǎo)率=1/電阻率)。

 

 

雙***反滲透就是******反滲透的透過水經(jīng)調(diào)整PH值后，再由第二***高壓泵送進(jìn)第二***反滲透系統(tǒng)處理，從而獲得透過水的過程。一***反滲透的系統(tǒng)脫鹽率≥99.5%。這樣就能使含鹽量在1000ppm以下的原水，不經(jīng)過離子交換直接處理到符合《GB17323-1998》瓶裝飲用純凈水標(biāo)準(zhǔn)中的理化指標(biāo)。

 

 

工作原理

 

 

滲透現(xiàn)象在自然界是常見的，比如將一根黃瓜放入鹽水中，黃瓜就會(huì)失水而變小。黃瓜中的水分子進(jìn)入鹽水溶液的過程就是滲透過程。如果用一個(gè)只有水分子才能透過的薄膜將一個(gè)水池隔斷成兩部分,在隔膜兩邊分別注入純水和鹽水到同一高度。過一段時(shí)間就可以發(fā)現(xiàn)純水液面降低了，而鹽水的液面升高了。我們把水分子透過這個(gè)隔膜遷移到鹽水中的現(xiàn)象叫做滲透現(xiàn)象。鹽水液面升高不是無(wú)止境的，到了一定高度就會(huì)達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn)。這時(shí)隔膜兩端液面差所代表的壓力被稱為滲透壓。滲透壓的大小與鹽水的濃度直接相關(guān)。在以上裝置達(dá)到平衡后,如果在鹽水端液面上施加一定壓力，此時(shí)，水分子就會(huì)由鹽水端向純水端遷移。液劑分子在壓力作用下由稀溶液向濃溶液遷移的過程這一現(xiàn)象被稱為反滲透現(xiàn)象。如果將鹽水加入以上設(shè)施的一端，并在該端施加超過該鹽水滲透壓的壓力，我們就可以在另一端得到純水。這就是反滲透凈水的原理。反滲透設(shè)施生產(chǎn)純水的關(guān)鍵有兩個(gè)，一是一個(gè)有選擇性的膜，我們稱之為半透膜，二是一定的壓力。簡(jiǎn)單地說(shuō)，反滲透半透膜上有眾多的孔，這些孔的大小與水分子的大小相當(dāng)，由于細(xì)菌、病毒、大部分有機(jī)污染物和水合離子均比水分子大得多，因此不能透過反滲透半透膜而與透過反滲透膜的水相分離。在水中眾多種雜質(zhì)中,溶解性鹽類是***難清除的.因此,經(jīng)常根據(jù)除鹽率的高低來(lái)確定反滲透的凈水效果.反滲透除鹽率的高低主要決定于反滲透半透膜的選擇性。目前，較高選擇性的反滲透膜元件除鹽率可以高達(dá)99.7%。

 

（三）EDI設(shè)備　　

 

 

近幾十年以來(lái)，混床離子交換技術(shù)（D）一直作為超純水制備的標(biāo)準(zhǔn)工藝。由于其需要周期性的再生且再生過程中消耗大量的化學(xué)藥品（酸堿）和工業(yè)純水，并造成一定的環(huán)境問題，因此需要開發(fā)無(wú)酸堿超純水系統(tǒng)。

 

 

正因?yàn)閭鹘y(tǒng)的離子交換已經(jīng)越來(lái)越無(wú)法滿足現(xiàn)代工業(yè)和環(huán)保的需求，于是將膜、樹脂和電化學(xué)原理相結(jié)合的EDI技術(shù)成為水處理技術(shù)的一場(chǎng)革命。其離子交換樹脂的的再生使用的是電能，而不再需要酸堿，因而更滿足于當(dāng)今世界的環(huán)保要求。

 

 

自從1986年EDI膜堆技術(shù)工業(yè)化以來(lái)，全世界已安裝了數(shù)千套EDI系統(tǒng)，尤其在制藥、半導(dǎo)體、電力和表面清洗等工業(yè)中得到了大力的發(fā)展，同時(shí)在廢水處理、飲料及微生物等***域也得到廣泛使用。

 

 

EDI超純水設(shè)備優(yōu)點(diǎn)

 

 

連續(xù)電除鹽（EDI，Electro-deionization或CDI，Continuous Electrode ionization），是利用混合離子交換樹脂吸附給水中的陰陽(yáng)離子，同時(shí)這些被吸附的離子又在直流電壓的作用下，分別透過陰陽(yáng)離子交換膜而被去除的過程。此過程離子交換樹脂不需要用酸和堿再生。這一新技術(shù)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的離子交換( DI )裝置，生產(chǎn)出電阻率高達(dá)18 MΩ•cm的超純水。CEDI超純水設(shè)備應(yīng)用在反滲透系統(tǒng)之后，取代傳統(tǒng)的混床離子交換技術(shù)生產(chǎn)穩(wěn)定的超純水。EDI技術(shù)與混合離子交換技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn):

 

 

①水質(zhì)穩(wěn)定

 

②容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制

 

③不會(huì)因再生而停機(jī)

 

④不需化學(xué)再生

 

⑤運(yùn)行費(fèi)用低

 

⑥廠房面積小

 

⑦無(wú)污水排放

 

EDI工作過程

 

一般自然水源中存在鈉、鈣、鎂、氯化物、硝酸鹽、碳酸氫鹽等溶解物。這些化合物由帶負(fù)電荷的陰離子和帶正電荷的陽(yáng)離子組成。通過反滲透（RO）的處理，95%-99%以上的離子可以被去除。RO純水（EDI給水）電阻率的一般范圍是0.05-1.0MΩ•cm，即電導(dǎo)率的范圍為20-1μS/cm。根據(jù)應(yīng)用的情況，去離子水電阻率的范圍一般為5-18 MΩ•cm。另外，原水中也可能包括其它微量元素、溶解的氣體（例如CO2）和一些弱電解質(zhì)（例如硼，二氧化硅），這些雜質(zhì)在工業(yè)除鹽水中必須被除掉。但是反滲透過程對(duì)于這些雜質(zhì)的清除效果較差。因此，EDI的作用就是通過除去電解質(zhì)(包括弱電介質(zhì))的過程，將水的電阻率從0.05-1.0MΩ•cm提高到5-18 MΩ•cm。

 

 

圖1表示了CEDI的工作過程。在圖中，離子交換膜用豎線表示，并標(biāo)明它們?cè)试S通過的離子種類。這些離子交換膜是不允許水穿過的，因此，它們可以隔絕淡水和濃水水流。

 

離子交換膜和離子交換樹脂的工作原理相近，可以選擇性地透過離子，其中陰離子交換膜只允許陰離子透過，不允許陽(yáng)離子透過；而陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子透過，不允許陰離子透過。在一對(duì)陰陽(yáng)離子交換膜之間充填混合離子交換樹脂就形成了一個(gè)EDI單元。陰陽(yáng)離子交換膜之間由混合離子交換樹脂占據(jù)的空間被稱為淡水室。將一定數(shù)量的EDI單元羅列在一起，使陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜交替排列，在離子交換膜之間添加***殊的離子交換樹脂，其形成的空間被稱為濃水室。在給定的直流電壓的推動(dòng)下，在淡水室中，離子交換樹脂中的陰陽(yáng)離子分別向正、負(fù)極遷移，并透過陰陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入濃水室，同時(shí)給水中的離子被離子交換樹脂吸附而占據(jù)由于離子電遷移而留下的空位。事實(shí)上離子的遷移和吸附是同時(shí)并連續(xù)發(fā)生的。通過這樣的過程，給水中的離子穿過離子交換膜進(jìn)入到濃水室被去除而成為除鹽水。

 

帶負(fù)電荷的陰離子（例如OH-、Cl-）被正極（+）吸引而通過陰離子交換膜，進(jìn)入到鄰近的濃水室。此后這些離子在繼續(xù)向正極遷移中遇到鄰近的陽(yáng)離子交換膜，而陽(yáng)離子交換膜不允許陰離子通過，這些離子即被阻隔在濃水中。淡水流中的陽(yáng)離子（例如Na+ 、H+）以類似的方式被阻隔在濃水室。在濃水室，透過陰陽(yáng)膜的離子維持電中性。

 

CEDI組件電流量和離子遷移量成正比。電流量由兩部分組成，一部分源于被除去離子的遷移，另一部分源于水本身電離產(chǎn)生的H+和OH-離子的遷移。

 

在EDI組件中存在較高的電壓梯度，在其作用下，水會(huì)電解產(chǎn)生大量的H+和OH-。這些就地產(chǎn)生的H+和OH-對(duì)離子交換樹脂有連續(xù)再生的作用。

EDI組件中的離子交換樹脂可以分為兩部分，一部分稱作工作樹脂，另一部分稱作拋光樹脂，二者的界限稱為工作前沿。工作樹脂承擔(dān)著除去大部分離子的任務(wù)，而拋光樹脂則承擔(dān)著去除弱電解質(zhì)等較難清除離子的任務(wù)。

CEDI給水的預(yù)處理是EDI實(shí)現(xiàn)其***優(yōu)性能和減少設(shè)備故障的***要條件。給水里的污染物會(huì)對(duì)除鹽組件有負(fù)面影響，增加維護(hù)量并降低膜組件的壽命。

 

三、工藝選擇　　

 

去離子水傳統(tǒng)的制備工藝通常是采用離子交換樹脂進(jìn)行制取，但采用離子交換樹脂通常需要經(jīng)常性的進(jìn)行樹脂再生，即耗費(fèi)物力又浪費(fèi)人工，我們公司經(jīng)過多年實(shí)踐，同時(shí)結(jié)合***新的膜分離技術(shù)，常采用反滲透加離子交換系統(tǒng)（或EDI）相結(jié)合用來(lái)制備超純水，該工藝與傳統(tǒng)工藝相比具有運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)（離子交換器的再生周期大大延長(zhǎng)），運(yùn)行可靠。與***新工藝相比具有造價(jià)低，耗材易得的優(yōu)點(diǎn)。反滲透工藝技術(shù)***，可靠。

 

四、去離子水設(shè)備適用范圍　　

 

 

超純水經(jīng)常用于微電子工業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)、發(fā)電工業(yè)、制藥行業(yè)和實(shí)驗(yàn)室。CEDI純水也可以作為制藥蒸餾水、食物和飲料生產(chǎn)用水、化工廠工藝用水，以及其它超純水應(yīng)用***域。

 

1、制取電子工業(yè)生產(chǎn)如顯像管玻殼、顯像管、液晶顯示器、線路板、計(jì)算機(jī)硬盤、集成電路芯片、單晶硅半導(dǎo)體等工藝所需的純水、高純水；

 

2、制取熱力、火力發(fā)電鍋爐，廠礦企業(yè)中、低壓鍋爐給水所需軟化水、除鹽純水；

 

3、制取醫(yī)藥工業(yè)所需的醫(yī)用大輸液、注射劑、藥劑、生化制品純水、醫(yī)用無(wú)菌水及人工腎透析用純水等；

 

4、制取飲料（含酒類）行業(yè)的飲用純凈水、蒸餾水、礦泉水，酒類釀造水和勾兌用純水；

 

5、海水、苦咸水制取生活用水及飲用水；

 

6、制取電鍍工藝用去離子水；電池（蓄電池）生產(chǎn)工藝的純水；汽車、家用電器、建材產(chǎn)品表面涂裝、清洗沌水；鍍膜玻璃用純水；紡織印染工藝所需的除硬除鹽水；

 

7、石油化工業(yè)如化工反應(yīng)冷卻水；化學(xué)藥劑、化肥及精細(xì)化工、化妝品制造過程用工藝純水；

 

8、賓館、樓宇、社區(qū)機(jī)場(chǎng)房產(chǎn)物業(yè)的***供水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及游泳池水質(zhì)凈化；

 

9、線路板、電鍍、電子工業(yè)廢水處理及回用；

 

10、生活、醫(yī)院、制革、印染、造紙工業(yè)廢水及垃圾滲瀝液的處理；