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Elektroentsaltzungssystem
Was ist Elektroentsaltzungssystem?
Die Reinstwasserproduktion nutzt traditionell eine Kombination aus Membrantrenn- und Ionenaustauschverfahren. Elektroentsaltzungssystem oder Elektrodeionizationssystem(EDI) ist ein Verfahren, das die semipermeable Membrantechnologie mit Ionenaustauschmedien kombiniert, um einen hocheffizienten Entsalzungsprozess zu ermöglichen. Die Elektrodialyse verwendet elektrischen Strom und speziell vorbereitete Membranen, die aufgrund ihrer Ladung, ihres elektrischen Stroms und ihrer Fähigkeit, die Ionen auf ihre Ladung zu reduzieren, halbdurchlässig für Ionen sind. Durch die Elektrodialyse transportiert und trennt ein elektrisches Potential geladene wässrige Spezies. Der elektrische Strom wird verwendet, um das Harz kontinuierlich zu regenerieren, so dass eine regelmäßige Regeneration nicht erforderlich ist.
Der EDI-Prozess produziert Industrieprozesswasser von sehr hoher Reinheit, wobei weniger als 95% der in den konventionellen Ionenaustauschverfahren verwendeten chemischen Produkte verwendet werden. Mit EDI-System ersetzen Membranen und Strom die Millionen Gallonen an sauren und ätzenden Chemikalien, die die alten Prozesse täglich benötigen.
Wie funktioniert es?
Ein EDI-Stapel hat die Grundstruktur einer De Ionisationskammer. Die Kammer enthält ein Ionenaustauscherharz, das zwischen einer kationischen Austauschmembran und einer anionischen Austauschmembran angeordnet ist. Nur die Ionen können die Membran passieren, das Wasser wird blockiert.
Wenn der Strom in den mit Harz gefüllten Verdünnungsraum eintritt, werden mehrere Prozesse in Gang gesetzt. Starke Ionen werden durch die Mischbettharze aus dem Zulauf herausgefiltert. Unter dem Einfluss des starken Gleichstromfeldes, das über den Bauteilstapel angelegt wird, werden geladene Ionen vom Harz abgezogen und zu den jeweiligen, entgegengesetzt geladenen Elektroden gezogen. Auf diese Weise werden diese geladenen Stärke-Ionen-Spezies kontinuierlich entfernt und in die angrenzenden Konzentrationsräume übertragen. Wenn die Ionen auf die Membran zugehen, können sie die Konzentrationskammer passieren (siehe Abbildung), aber sie können die Elektrode nicht erreichen. Sie werden durch die zusammenhängende Membran blockiert, die ein Harz mit der gleichen Ladung enthält.
Da die starken Ionen aus dem Prozessstrom entfernt werden, wird die Leitfähigkeit des Stroms recht niedrig. Das starke, angelegte elektrische Potential spaltet Wasser an der Oberfläche der Harzperlen und erzeugt Wasserstoff- und Hydroxylionen. Diese wirken als kontinuierliche Regeneriermittel des Ionenaustauscherharzes. Diese regenerierten Harze ermöglichen die Ionisation von neutralen oder schwach ionisierten wässrigen Spezies wie Kohlendioxid oder Siliziumdioxid. Nach der Ionisierung erfolgt die Entfernung durch den Gleichstrom und die Ionenaustauschermembranen.
Die im Harz in Wasserstoff- oder Hydroxidform auftretenden Ionisationsreaktionen zur Entfernung schwach ionisierter Verbindungen sind nachfolgend aufgeführt.
Anwendungen
EDI ist für jede Anwendung geeignet, die eine ständige und wirtschaftliche Entfernung von Wasserverunreinigungen ohne den Einsatz gefährlicher Chemikalien erfordert. Einige Beispiele sind:
Seit der Installation arbeiten EDI-Einheiten recht zuverlässig und versorgen die Kunden mit hochreinem Produktionswasser für die Kesselspeisung im Kraftwerk oder für die Mikrochip-Spülung. Das produzierte Wasser hat die Spezifikationen des Kunden für Reinstwasser erfüllt oder überschritten. Darüber hinaus wurde die Produktqualität vollständig wiederhergestellt, wenn aufgrund von Verschmutzungen eine Diluitstromreinigung erforderlich war.
Vorteile
Als Ersatz für den traditionelleren Ionenaustauschprozess bringt EDI dem Reinstwasseraufbereitungszug Fortschritte bei den Energie- und Betriebskosten. Durch den Wegfall des periodischen Regenerationsbedarfs von Ionenaustauscherharz werden auch Umweltvorteile erzielt, indem die Handhabung und Verarbeitung von sauren und ätzenden Chemikalien, die an den Standort gebracht werden, vermieden wird. Einige der Vorteile des EDI gegenüber den herkömmlichen Systemen des Ionenaustauschs sind:
Nachteile
EDI kann nicht für Wasser mit einer Härte von mehr als 1 verwendet werden, da das Calciumcarbonat in der Kamera des konzentrierten Wassers einen Schorf erzeugen würde, der den Betrieb einschränkt. Es erfordert eine Vorbehandlung der Reinigung.
Kohlendioxid durchdringt frei eine RO-Membran, dissoziiert und erhöht die Leitfähigkeit von Wasser. Jede ionische Spezies, die aus dem Kohlendioxidgas gebildet wird, verringert den Auslasswiderstand des per EDI erzeugten Wassers. Das Management von CO2 im Wasser wird typischerweise auf eine oder zwei Arten gehandhabt: Der pH-Wert des Wassers kann so eingestellt werden, dass die RO-Membran die ionische Spezies abweisen kann, oder das Kohlendioxid kann mit einem Stranggas aus dem Wasser entfernt werden.