1.1 EDI 技術(shù) 本質(zhì)

連續(xù)電除鹽（ EDI ， Electro-deionization 或 CDI ， Continuous deionization ），是利用填充在淡水室中的混合離子交換樹(shù)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發(fā)生橫向電遷移，并分別透過(guò)陰陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入濃水室而被去除；另一方面，在給水前進(jìn)的方向上，由于離子不斷被去除，溶液的電導(dǎo)率越來(lái)越低，在直流電壓的作用下水會(huì)發(fā)生解離以產(chǎn)生足夠的 H + 和 OH - 離子來(lái)維持系統(tǒng)的電流量，這些水解離產(chǎn)生的 H + 和 OH - 除了發(fā)生橫向電遷移外，還會(huì)就地把吸附有離子的樹(shù)脂再生，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)深度脫鹽。因此 EDI 過(guò)程的本質(zhì)是離子交換、電滲析和水解離產(chǎn)生 H + 和 OH - 離子再生樹(shù)脂這三個(gè)過(guò)程的綜合過(guò)程。在此過(guò)程中，離子交換樹(shù)脂僅僅為離子提供一個(gè)導(dǎo)體的作用，因此不需要用酸和堿進(jìn)行再生。電滲析才是 EDI 用來(lái)脫鹽的手段。但是樹(shù)脂終會(huì)因吸附飽和而發(fā)生離子泄露，無(wú)法使除鹽過(guò)程連續(xù)而穩(wěn)定地運(yùn)行。水解離是 EDI 的核心所在，而要實(shí)現(xiàn)水的解離，關(guān)鍵是： (1) 給水中的離子不能太多； (2) 所施加的直流電壓必須達(dá)到一定的數(shù)值。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。

1.2 EDI技術(shù)是水處理工業(yè)的革命

與傳統(tǒng)離子交換（ DI ）相比， EDI 所具有的優(yōu)點(diǎn)：

?  EDI 無(wú)需化學(xué)再生，節(jié)省酸和堿

?  EDI 可以連續(xù)運(yùn)行

?  提供穩(wěn)定的水質(zhì)

?  操作管理方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小

?  運(yùn)行費(fèi)用低

利用反滲透技術(shù)進(jìn)行一次除鹽，再用 EDI 技術(shù)進(jìn)行二次除鹽就可以使純水制造過(guò)程連續(xù)化，避免使用酸堿再生。因此， EDI 技術(shù)給水處理技術(shù)帶來(lái)了革命性的進(jìn)步。

1.3 EDI 過(guò)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(guò)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 CO 2 ）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(guò)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(guò)除去電解質(zhì) ( 包括弱電解質(zhì) ) 的過(guò)程，將水的電阻率從 0.05-1.0MΩ·cm 提高到 5-18 MΩ·cm 。

離子交換膜和離子交換樹(shù)脂的工作原理相近，可以選擇性地透過(guò)離子，其中陰離子交換膜只允許陰離子透過(guò)，不允許陽(yáng)離子透過(guò)；而陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子透過(guò)，不允許陰離子透過(guò)。在一對(duì)陰陽(yáng)離子交換膜之間充填混合離子交換樹(shù)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(shù)脂占據(jù)的空間稱為淡水室；將一定數(shù)量的 EDI 單元并列在一起，使陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜交替排列，相鄰兩個(gè) EDI 單元的陰陽(yáng)離子交換膜之間用隔板隔開(kāi)或者添加特殊的離子交換樹(shù)脂，其形成的空間被稱為濃水室；其中靠近 EDI 組件兩側(cè)正負(fù)電極板的濃水室分別為正、負(fù)極水室。

在給定直流電壓的推動(dòng)下，淡水室中吸附在離子交換樹(shù)脂中的陰陽(yáng)離子分別向正、負(fù)極遷移，并透過(guò)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(shù)脂吸附而占據(jù)因離子電遷移而留下的空位。在該過(guò)程中，離子的遷移和吸附是同時(shí)并連續(xù)發(fā)生的，給水中的離子通過(guò)離子交換膜這個(gè)“快速通道”進(jìn)入到濃水室被連續(xù)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(guò)陰離子交換膜，進(jìn)入到鄰近的濃水室，這些離子在正極的吸引下繼續(xù)向正極遷移，在遷移過(guò)程中遇到鄰近的陽(yáng)離子交換膜，而陽(yáng)離子交換膜不允許陰離子通過(guò)，這些離子即被阻隔在濃水中；淡水中的帶正電的陽(yáng)離子（例如 Na + 、 H + ）以類似方式被阻隔在濃水室；透過(guò)陰陽(yáng)膜的離子使得濃水室的水維持電中性。

EDI 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 H + 和 OH - 離子的遷移。

在 EDI 組件進(jìn)水中的 H + 和 OH - 可以通過(guò)離子交換樹(shù)脂迅速遷移進(jìn)入濃水，隨著淡水室流程的延長(zhǎng)，淡水室越來(lái)越純的水在電場(chǎng)的作用下會(huì)解離產(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(shù)脂有連續(xù)再生的作用，也是這些就地產(chǎn)生的 H + 和 OH - 離子來(lái)承載電荷，保證了淡水室出口附近的電流量。

EDI 組件中的離子交換樹(shù)脂可以分為兩部分，一部分稱作工作樹(shù)脂，另一部分稱作拋光樹(shù)脂。工作樹(shù)脂承擔(dān)著除去大部分離子的任務(wù)，而拋光樹(shù)脂則承擔(dān)著去除弱電解質(zhì)的任務(wù)；工作樹(shù)脂附近區(qū)域?qū)щ婋x子主要是強(qiáng)電解質(zhì)，而拋光樹(shù)脂附近區(qū)域?qū)щ婋x子主要是弱電解質(zhì)和水解離產(chǎn)生的 H + 和 OH - 離子。拋光樹(shù)脂附近區(qū)域陰離子交換膜內(nèi)部及其表面由于 OH - 離子濃度高因而其 pH 值較高，拋光樹(shù)脂附近區(qū)域陽(yáng)離子交換膜內(nèi)部及其表面由于 H + 離子濃度高因而其 pH 值較低。

EDI 給水的預(yù)處理是 EDI 實(shí)現(xiàn)其性能和減少設(shè)備故障的首要條件。給水里的污染物會(huì)對(duì) EDI 除鹽組件存在負(fù)面影響，這必然會(huì)增加維護(hù)量，并降低膜組件的使用壽命。

1.4 EDI 的應(yīng)用領(lǐng)域

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。 EDI 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)用領(lǐng)域。

Canpure ™ EDI 組件單件流量范圍從 0.5m 3 /hr 到 3.5m 3 /hr ，不同規(guī)格型號(hào)的 EDI 組件都有一個(gè)推薦的流量范圍，將組件并行排列可以產(chǎn)生一個(gè)幾乎無(wú)限規(guī)模的系統(tǒng)。根據(jù)限定的給水和運(yùn)行條件操作， Canpure ™ EDI 組件可生產(chǎn)出電阻率達(dá) 10-18.2 MΩ·cm 的純水。