Что такое электродеионизация

Технологии получения высокоочищенной воды постоянно совершенствуются и усложняются. Существует ряд способов глубокой деминерализации, которые позволяют довести ее удельное сопротивление до 18 МОм×см. До недавнего времени все известные технологии обессоливания имели недостатки: ограниченное время жизни фильтрующих элементов, энергоемкость или низкую производительность установок. Электродеионизация воды (ЭДИ) - один из самых современных и экономически выгодных методов непрерывной глубокой очистки воды. Она лишена описанных выше недостатков. Для эффективной работы рекомендуется использовать установки электродеионизации воды после начального обессоливания воды на установках обратного осмоса.

Принцип работы установки электродеионизации

Электродеионизация - это метод глубокой очистки воды. В качестве источника энергии она использует постоянный электрический ток. Принцип работы электродеионизатора построен на одновременном протекании следующих процессов:

1. Электродиализ. Под действием постоянного электрического поля ионы металлов и кислотных остатков движутся к электродам с противоположным зарядом и через ионселективные мембраны отводятся в зону концентрата.
2. Ионный обмен. Пространство между мембранами заполнено смесью катионитов и анионитов. Ионы растворенных в воде солей поглощаются ионообменной смолой, то есть замещаются анионами гидроксила и катионами водорода.
3. Регенерация. Под действием электрического тока диссоциированная вода восстанавливает обменную способность смол.

Первые опыты по электродеионизации в лабораторных условиях были предприняты в 1950-х годах. В середине 1980-х EDI электродеионизаторы воды заняли свое законное место в промышленной водоподготовке.

Сферы применения электродеионизации воды

Высокоочищенная вода, полученная с помощью систем ЭДИ, применяется в следующих сферах:

• Фармацевтика. Среда для создания лекарственных препаратов.
• Энергетика. Подпитка паровых котлов высокого давления, которые в электрогенерирующих установках.
• Микроэлектроника. Производство интегральных микросхем, печатных плат, устройств памяти, жидкокристаллических дисплеев, солнечных батарей, электролитических конденсаторов.

Особенности мембранных и ионообменных процессов в установках ЭДИ

В установках электродиализа и электродеионизации воды используются одинаковые мембраны. Матрица из нейтрального полимера заполнена ионообменной смолой, способной пропускать частицы с противоположным зарядом и задерживать одноименно заряженные ионы. Одно из основных свойств мембран - высокая селективность к воде. В этом состоит основное отличие установок электродеионизации от обратноосмотических установок, которые свободно пропускают воду и задерживают примеси.

Ионообменная смола - смесь катионитов и анионитов - имеет зернистую структуру. Она поглощает нежелательные ионы и с отрицательным, и с положительным зарядом. В процессе очистки воды повышается ее удельное сопротивление. Смесь катионитов и анионитов выполняет роль проводника электрического тока и снижает затраты энергии, которая требуется для непрерывного протекания процесса.

Достоинства и недостатки установки электродеионизации растворов

Преимущества использования технологии, построенной на электромембранных процессах, достаточно многочисленны. Мы перечислим только самые важные из них:

1. Непрерывная работа электродеионизаторов. Процессы ионного обмена и регенерации ионитов протекают параллельно. Установку ЭДИ не нужно останавливать для замены модуля или восстановления его фильтрующей способности.
2. Низкие эксплуатационные затраты. Технология электродеионизации требует меньших удельных затрат энергии в сравнении с процессами, основанными на выпаривании и конденсации. Ионообменные модули имеют высокий рабочий ресурс.
3. Выход высокоочищенной воды составляет почти 100 %. В процессе электродеионизации не образуется загрязненных сточных вод. Концентрат, полученный на выходе EDI, оказывается чище, чем исходная вода для обратноосмотического фильтра. В большинстве установок его не сливают, а снова отправляют на предварительную мембранную очистку.

Существенный недостаток у технологии только один - высокая цена на модули электродеионизации, которая достигает половины стоимости всей установки.

Одна из особенностей пермеата, полученного путем электродеионизации, состоит в малом времени жизни. Установку следует располагать как можно ближе к потребителю. Вода может потерять свои свойства даже при контакте с атмосферным воздухом: поглощение CO₂ приводит снижению удельного сопротивления.

Состав электродеионизатора (ЭДИ)

Комплектация установки электродеионизации определяется исходным составом воды. Перед попаданием в модуль EDI одна должна пройти через двухступенчатый обратноосмотический фильтр или через одну ступень обратного осмоса и фильтр мембранной дегазации. Если вода подается на электродеионизацию через промежуточную емкость, обязательна установка механического фильтра с размером ячейки 1 мкм.

Предварительная подготовка воды играет важную роль в работе ЭДИ установок. Превышение концентрации некоторых соединений приводит к преждевременному выходу из строя электродеионизатора:

• Соли жесткости создают карбонатные отложения на поверхности мембраны, что приводит к росту перепада давлений в ячейке и снижению производительности установки.
• Органические вещества засоряют ионообменные смолы, снижают их активность, увеличивают электрическое сопротивление.
• Железо и марганец нужно удалить еще до обратного осмоса - это главные «враги» мембранных и ионообменных фильтров.
• Хлор и озон разрушают поперечные связи (сшивку) в полимерных цепочках синтетических материалов, из которых состоит матрица ионообменной смолы. Вода засоряется продуктами окисления.
• Углекислый газ, растворенный в воде, взаимодействует с ионами кальция и магния с образованием известковых отложений.

Если в исходной воде выявлены какие-то из этих элементов, в состав установки электродеионизации вводят дополнительные ступени очистки избирательного действия.

На практике при исходном солесодержании от 1 до 100 мг/л удается получить высокоочищенную воду с удельным электрическим сопротивлением от 8 до 18 МОм × см. При этом ее себестоимость оказывается на 25 % ниже, чем при очистке ионным обменом без применения электричества. В качестве дополнительной ступени фильтрации для получения ультрачистой воды можно использовать невосстанавливаемые фильтры смешанного действия (ФСД).

В своих системах мы используем надежные модули электродеионизации Ionpure, Iontech и др. Узнать больше о электродеионизационном модуле (EDI), а также получить прайс с актуальными ценами на электродеионизаторы Вы можете удобным для Вас способом: Телефон - 8-499-391-39-59, Email - info@diasel.ru.