1. Definitie van EDI en CEDI
EDI: volledige naam Electrodeionization, Engelse vertaling van electrodeionization, ook bekend als continue electrodeionisatietechnologie.
In essentie integreert het elektrodialysetechnologie en ionenuitwisselingstechnologie. Door de selectieve permeatie van kationen en anionen door kation- en anionmembranen en de uitwisseling van ionen in water door ionenuitwisselingsharsen, wordt de gerichte migratie van ionen in water bereikt onder de werking van elektrische velden, waardoor diepe zuivering en ontzilting van water wordt bereikt, en de geladen hars continu wordt geregenereerd door waterstofionen en hydroxide-ionen die door waterelektrolyse worden geproduceerd.
CEDI: volledige naam Continuous Electrodeionization, Engelse vertaling van continue elektro-deïonisatietechnologie.
Het basisprincipe is vergelijkbaar met EDI, maar in tegenstelling tot algemene EDI worden bij CEDI ook ionenwisselaarsharsen in de geconcentreerde waterkamer (zelfs de extreme waterkamer) gegoten.
Op basis van de bovenstaande verschillen vereist CEDI geen geconcentreerde watercirculatie (niet het hergebruikproces van het reflux front-end proces) en is het een verbeterde versie van EDI.
2. Verschillen tussen EDI- en CEDI-systemen
Uit de bovenstaande basisdefinities kunnen we afleiden dat de structuren van EDI en CEDI in principe hetzelfde zijn, behalve het vullen van de geconcentreerde waterkamer en de extreme waterkamer (niet alle CEDI). De technologie is in wezen gebaseerd op elektrodialyse en ionenuitwisselingstechnologie.
De basisstructuur van EDI en CEDI is in feite dezelfde als die van elektrodialyse (ED), met groepen zoetwaterkamers en geconcentreerde waterkamers in het midden, en een extreme waterkamer aan elke kant.
Onder hen vult het EDI-systeem voornamelijk ionenuitwisselingshars in de zoetwaterkamer om ontzilting en regeneratie te voltooien. De structuur is als volgt:
CEDI vult niet alleen de zoetwaterkamer met ionenwisselingshars, maar ook de geconcentreerde waterkamer en zelfs de polaire waterkamer (algemeen bekend als de technologie voor het volledig vullen met hars).
Op basis van de bovenstaande verschillen in de structuur van EDI en CEDI worden de verschillen tussen beide als volgt kort samengevat:
| EDI-systeem | CEDI-systeem | CEDI-systeem | |
| Typische serie | E-CELL-MK-serie (Suez/Veolia) | E-CELL-3X-serie (Suez/Veolia) | ionpure-LXM-serie (Yihua, voorheen Siemens) |
| Geconcentreerde waterkamer | Gevuld met geraffineerd zout (hoogzuiver NaCl), wordt de weerstand van de membraangroep verminderd door circulerende pekel; de geleidbaarheid van geconcentreerd water ligt tussen 200-400μs/cm | Gevuld met ionenwisselingshars wordt de weerstand van de membraangroep verminderd door ionenwisseling en is geconcentreerde watercirculatie niet nodig; de geleidbaarheid van geconcentreerd water ligt tussen 20-100μs/cm | Gevuld met ionenwisselingshars wordt de weerstandswaarde van de membraangroep verlaagd door ionenwisseling en is geconcentreerde watercirculatie niet vereist; de geleidbaarheid van geconcentreerd water ligt tussen 20-100μs/cm |
| Poolwaterkamer | 1-2% van het poolwater wordt geloosd; het anodepoolwater produceert chloor, en het kathodepoolwater produceert waterstof en zuurstof. | Er is sprake van waterlozing aan de pool; het water aan de anodepool produceert chloor, en het water aan de kathodepool produceert waterstof en zuurstof. | Er is geen paalwaterlozing |
| Pijpleiding | 6 in- en uitlaten (zuiverwaterkamer, geconcentreerdwaterkamer, paalwaterkamer); de geconcentreerde waterkamer heeft een circulatiepomp nodig om terug te keren | 5 in- en uitlaten (de zoetwaterkamer en de poolwaterkamer delen de inlaat); de geconcentreerde waterkamer heeft geen circulatiepomp nodig om terug te keren | 4 in- en uitlaten; de geconcentreerde waterkamer heeft geen circulatiepomp nodig om terug te keren |
| Recyclen | Geconcentreerd water keert terug naar de voorbehandelingswatertank; het poolwater moet worden verzameld en verwerkt of via een open pijpleiding worden geloosd | Geconcentreerd water keert terug naar de voorbehandelingswatertank of tussenwatertank; het poolwater moet worden verzameld en verwerkt of via een open leiding worden afgevoerd | Concentraat keert terug naar de voorbehandelingstank of tussentank (tweetraps RO-systeem, retour naar de eerste trap RO-tank is ook mogelijk) |
| Anderen | Gedeelde voedingsmodule, bij een storing van één module kan het systeem gemakkelijk uitvallen. Hiervoor is PLC-programmabesturing vereist. | Onafhankelijke voedingsmodule, uitval van de stikstofmodule heeft geen invloed op de werking van de overige modules, programmabesturing is eenvoudig. | Onafhankelijke voedingsmodule, uitval van de stikstofmodule heeft geen invloed op de werking van de overige modules, programmabesturing is eenvoudig. |
Eigenlijk kun je uit de volledige Engelse naam opmaken dat de scheidingslijn tussen EDI en CEDI eigenlijk heel vaag is.
Het concept van CEDI zelf heeft een commerciële betekenis (ionpure was de grondlegger van de toepassing van EDI-technologie in 1987, maar later is het marktaandeel veel kleiner dan dat van de E-cell-serie van Suez).
De technologie van de LXM-serie is zeker superieur aan de MK-serie (concentraatcirculatie), maar de prijs is ook relatief hoog. Om de bijbehorende technische kloof te weerspiegelen, ontstond de naam CEDI en werd Continuous toegevoegd vóór Electrodeionization om de handigere en continue rol te weerspiegelen.
Het publiciteitseffect is echter duidelijk niet zo goed als Siemens (het moederbedrijf van Ionpure) verwachtte. Iedereen is eraan gewend, dus weinig mensen zien het verschil tussen de twee. Behalve de ietwat lastige installatie is er bijna geen verschil in de waterkwaliteit en is de kostenprestatie van de concurrent hoger.
In de loop der tijd is de naam CEDI zelfs overgenomen. Er is alleen een EDI-proces in de wereld, en weinig mensen zullen het verschil tussen CEDI en EDI-technologie benadrukken. Niemand zegt dat het EDI-proces in waterbehandelingstechnologie absoluut geen CEDI-technologie is, en weinig mensen zullen afzonderlijk aangeven dat het CEDI-technologie is.
Later lanceerde E-CELL de derde generatie -3X-serie EDI-module, die ook de geconcentreerde waterkamer met hars vulde, maar niet de polaire waterkamer met hars. Mensen benadrukten niet dat het CEDI-technologie was, maar zeiden alleen dat ze voornamelijk werden gebruikt voor industriële continue ontzilting.
Op dit moment is mijn hart in de war. Strikt genomen is de -3X-serie ongetwijfeld een verbetering ten opzichte van de MK-serie, maar als deze gebaseerd is op de definitie van CEDI die door ionpure wordt gepromoot, is er duidelijk nog steeds een verschil.
3. Beïnvloedende factoren en controlemaatregelen van EDI/CEDI
1. Invloed van de geleidbaarheid van het inlaatwater
Bij dezelfde bedrijfsstroom neemt de EDI-verwijderingssnelheid van zwakke elektrolyten af naarmate de geleidbaarheid van het ruwe water toeneemt. Ook de geleidbaarheid van het afvalwater neemt toe.
Als de geleidbaarheid van het ruwe water laag is, is het ionengehalte ook laag. De lage concentratie ionen zorgt ervoor dat de elektromotorische krachtgradiënt die op het oppervlak van de hars en het membraan in de zoetwaterkamer wordt gevormd, ook groot is. Dit resulteert in een verhoogde mate van waterdissociatie, een toename van de grensstroom en een groot aantal H+ en OH-, zodat het regeneratie-effect van de anionen- en kationenuitwisselingshars in de zoetwaterkamer goed is.
Daarom is het noodzakelijk om de geleidbaarheid van het inlaatwater te regelen, zodat de EDI-geleidbaarheid van het inlaatwater lager is dan 40us/cm. Zo kan de gekwalificeerde geleidbaarheid van het effluentwater worden gegarandeerd en worden zwakke elektrolyten verwijderd.
2. Invloed van werkspanning en stroom
Naarmate de werkstroom toeneemt, blijft de waterkwaliteit van het geproduceerde water verbeteren.
Echter, als de stroom wordt verhoogd na het bereiken van het hoogste punt, vanwege de overmatige hoeveelheid H+ en OH- ionen geproduceerd door waterionisatie, naast het gebruik voor regeneratie van hars, fungeren een groot aantal overtollige ionen als dragerionen voor geleiding. Tegelijkertijd, vanwege de accumulatie en blokkering van een groot aantal dragerionen tijdens beweging, treedt zelfs omgekeerde diffusie op, wat resulteert in een afname van de kwaliteit van geproduceerd water.
Daarom is het noodzakelijk om de juiste werkspanning en -stroom te selecteren.
3. Invloed van troebelheid en vervuilingsindex (SDI)
Het waterproductiekanaal van het EDI-component is gevuld met ionenuitwisselingshars. Overmatige troebelheid en vervuilingsindex blokkeren het kanaal, waardoor het drukverschil in het systeem stijgt en de waterproductie afneemt.
Daarom is een geschikte voorbehandeling vereist en voldoet RO-effluent doorgaans aan de EDI-inlaatvereisten.
4. Invloed van hardheid
Als de resthardheid van het inlaatwater in de EDI te hoog is, zal dit leiden tot kalkaanslag op het membraanoppervlak van het geconcentreerde waterkanaal, een afname van de geconcentreerde waterstroomsnelheid, een afname van de weerstand van het geproduceerde water, een aantasting van de waterkwaliteit van het geproduceerde water en in ernstige gevallen tot blokkering van de geconcentreerde water- en polaire waterstroomkanalen van het onderdeel, waardoor het onderdeel door interne verhitting kapotgaat.
Het verwijderen van CO2 kan worden gecombineerd om het RO-inlaatwater te verzachten en alkali toe te voegen. Wanneer het zoutgehalte van het inlaatwater hoog is, kan een eerste fase RO of nanofiltratie worden toegevoegd in combinatie met ontzilting om de hardheid aan te passen.
5. Impact van TOC (totaal organische koolstof)
Als het organische gehalte in het inlaatwater te hoog is, zal dit organische vervuiling van de hars en het selectieve permeabiliteitsmembraan veroorzaken, wat resulteert in een toename van de systeemspanning en een afname van de kwaliteit van het geproduceerde water. Tegelijkertijd is het ook gemakkelijk om organische colloïden te vormen in het geconcentreerde waterkanaal en het kanaal te blokkeren.
Daarom kan het bij de behandeling worden gecombineerd met andere indexvereisten om een eerste fase R0 toe te voegen om aan de vereisten te voldoen.
6. Impact van metaalionen zoals Fe en Mn
Metaalionen zoals Fe en Mn kunnen "vergiftiging" van de hars veroorzaken, en de metaal "vergiftiging" van de hars kan de snelle verslechtering van de EDI-effluentwaterkwaliteit veroorzaken, met name de snelle afname van de verwijderingssnelheid van silicium. Bovendien kan het oxidatieve katalytische effect van variabele valentiemetalen op ionenuitwisselingsharsen permanente schade aan de hars veroorzaken.
Over het algemeen wordt het Fe-gehalte van het EDI-inlaatwater tijdens bedrijf op minder dan 0.01 mg/L gehouden.
7. Effect van CO2 in het instromende water
HCO3-, gegenereerd door CO2 in het instromende water, is een zwakke elektrolyt die gemakkelijk de ionenuitwisselingsharslaag kan binnendringen en de waterkwaliteit van het geproduceerde water kan verslechteren.
Het kan worden verwijderd door een ontgassingstoren voordat het water binnenkomt.
8. Effect van het totale aniongehalte (TEA)
Hoge TEA zal de weerstand van EDI-geproduceerd water verminderen, of een verhoging van de EDI-bedrijfsstroom vereisen, en een te hoge bedrijfsstroom zal leiden tot een verhoging van de systeemstroom en een verhoging van de restchloorconcentratie van het elektrodewater (CEDI heeft geen restchloorprobleem, maar de uitgebreide impact van te hoge TEA op het systeem is objectief aanwezig. In het elektronische veld wordt het CEDI-proces vaak gevolgd door een sterk alkalisch anionenuitwisselingsharsproces), wat niet goed is voor de levensduur van het elektrodemembraan.
Naast de bovengenoemde 8 beïnvloedende factoren hebben ook de influenttemperatuur, pH-waarde, SiO2 en oxiden invloed op de werking van het EDI-systeem.