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脂吸附給水中的陰陽離子，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，并分別透過陰陽離子交換膜進(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脂再生，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)深度脫鹽。因此 EDI 過程的本質(zhì)是離子交換、電滲析和水解離產(chǎn)生 H + 和 OH - 離子再生樹脂這三個(gè)過程的綜合過程。在此過程中，離子交換樹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 用來脫鹽的手段。但是樹脂終會(huì)因吸附飽和而發(fā)生離子泄露，無法使除鹽過程連續(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)帶來了革命性的進(jìn)步。

1.3 EDI 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 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) ( 包括弱電解質(zhì) ) 的過程，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，不允許陽離子透過；而陽離子交換膜只允許陽離子透過，不允許陰離子透過。在一對(duì)陰陽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。陰陽離子交換膜之間由混合離子交換樹脂占據(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離子交換膜交替排列，相鄰兩個(gè) EDI 單元的陰陽離子交換膜之間用隔板隔開或者添加特殊的離子交換樹脂，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脂中的陰陽離子分別向正、負(fù)極遷移，并透過陰陽離子交換膜進(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)因離子電遷移而留下的空位。在該過程中，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，在遷移過程中遇到鄰近的陽離子交換膜，而陽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；淡水中的帶正電的陽離子（例如 Na + 、 H + ）以類似方式被阻隔在濃水室；透過陰陽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 - 可以通過離子交換樹脂迅速遷移進(jìn)入濃水，隨著淡水室流程的延長，淡水室越來越純的水在電場的作用下會(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。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)的任務(wù)；工作樹脂附近區(qū)域?qū)щ婋x子主要是強(qiáng)電解質(zhì)，而拋光樹脂附近區(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，拋光樹脂附近區(qū)域陽離子交換膜內(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。