四年級下冊小學數學人教版軸對稱圖形公開課EDI工程手冊(中文)EDI工程手冊(中文)

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頁EDI工程手冊(中文) OEM工程手冊/OEMEngineeringManual XL系列EDI/XLSeriesEDI包含OEM客戶對Electropure的XL系列連續電除鹽產品的成功的安裝、操作和維護信息Containsinformationforthesuccessfulinstallation,operation,andmaintenanceofElectropure’s“XL”ElectrodeionizationproductsbyanOEMcustomer.工程手冊:版本V2.7.0C(XL)校正日期:2007年5月Manual:Version2.7.0C(XL)Updated:May2007照片:XL-500R

伊樂科環保科技(上海)有限公司ElectropureEnvironmentalTechnology(Shanghai)Co.,Ltd.網Website：

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韓國Innomeditech,Inc.4FHawooBldg,552-7,Dogok1-Dong,Gangnam-Gu,Seoul,Korea135-858+82.2.578.8827+82.2.578.8828faxwww.innomeditech.co.kr中國伊樂科環保科技(上海)有限公司上海市普陀區真北路988號7號樓117室Tel61526137Faxds1235@163.com印度EvergreenTechnologies,Pvt.,Ltd.3-DMakerBhavan-218NewMarineLines,Mumbai,India400020.+91.22.2201.2461+91.22.2201.0024faxinfo@總公司/美國HeadquartersSnowpure,LLC.130CalleIglesiaSanClemente,CA92672USA+1.949.240.2188+1.949..240.2184faxE-mail:info@目錄全球分布和聯系方式2目錄表3第1章：ElectropureEDI技術6ElectropureEDI概述比傳統離子交換DI優越之處電去離子（EDI）工藝ElectropureEDI技術總述圖1：ElectropureEDI工藝原理示意圖ElectropureEDI工藝詳細描述各種離子去除特性污染物的影響術語表ElectropureEDI的知識產權EDI技術總結第2章：產品描述和產品指南13產品應用和純度特性EDI產品指南：“ELECTROPURETM的XL系列產品”模塊的重新組合第3章：常規操作、條件和特性16標準操作和測試條件定義運行進水特性EDI模塊的電力成本直流電源供給要求第4章：工藝變量的影響18所加電壓最佳電壓產水質量與電壓關系電流與進水電導率的關系穩定工作狀態離子特性離子大小離子電荷樹脂對離子選擇性系數容易去除的離子（Na+、Cl-、Ca2+、H+、OH-）大直徑、帶弱電的離子(CO2、硅、硼酸)溫度壓力降與溫度的關系模塊電阻和溫度的關系產水品質和溫度的關系（操作條件的再優化）電阻率表的溫度校驗流量壓力降與流量的關系圖2：XL系列產品的壓力降出水口壓力對產水品質和內部泄露的影響進水電導率產水質量（在設計值和最大流量情況下）第5章：水的品質優化24基本原理電壓驅動力電流強度離子平衡和pH值“離子前沿”區域的影響第6章：系統設計方案與安全保障26ElectropureEDI預處理理念EDI系統的保護與控制一個最佳EDI系統的構成描述一個EDI模塊的P&ID設計圖3：一個簡單EDI系統的P&ID設計圖多個模塊設計帶有二級RO系統的設計安裝說明第7章：XL系列EDI模塊清洗和維護34進水鹽/硬度沉淀離子交換樹脂(TOC有機污染)顆粒污染電源和再生電極連接器螺栓外部清洗第8章：解決問題和故障排除36

第9章：輔助設備和備選項37第10章：Electropure的XL系列模塊圖紙38圖4：模塊外形圖和尺寸圖5：裝配參考圖圖6：配管方案第11章：Electropure公司的質量保證條款41第12章：Electropure公司的條款和條件42第13章：安全性43電氣安全電化學安全第14章：附錄44附錄#1：酸的清洗程序/在濃水室中的結垢附錄#2：樹脂清洗程序/進水側有機物/產水端附錄#3：重新調整XL系列螺栓扭矩圖7：力矩順序附錄#4：模塊消毒程序附錄#5：模塊再生程序附錄#6：ElectropureEDI模塊的數據表格形式附錄#7：EDI能源消耗和電力成本附錄#8：通過反滲透（RO）和電去離子（EDI）技術去除二氧化硅附錄#9：EDI模塊預防冰凍程序附錄＃10：ElectropureEDI模塊材料符合（FDA）美國食品及藥物管理局標準附錄#11：RO預處理中CO2的連續控制第1章：ElectropureEDI技術ElectropureEDI概述采用Electropure公司的專利產品--電去離子設備（EDI設備）可以滿足日益增長的對高純水的需求。Electropure，從前的HOH水技術公司，在20世紀80年代一直是EDI技術的帶頭人。發布于1984年的O’Hare專利奠定了EDI技術的基礎。EDI工藝系統代替傳統的DI混合樹脂床來制造去離子水。與DI樹脂不同的是，EDI在更換樹脂床或使用化學試劑進行樹脂再生時并不需要關閉系統。正因為如此，EDI：水質不穩定因素減少到最少最少的運行成本EDI主要是從與反滲透（RO）及其它純化設備處理過的水中去除離子。我們的高質量模塊可以連續產生高達18.2MΩ.cm的超純水。EDI可以連續運行或者間歇運行。比傳統離子交換DI優越之處EDI不需要酸堿化學試劑用于再生（就像離子交換系統DI的樹脂再生）EDI再生時不需要關閉設備ElectropureEDI模塊在市場上每單位流量中最小、最輕，因此EDI趨于緊湊產品水水質穩定一致所需能源少資金的使用經濟—節約了運行費用電去離子（EDI）工藝ElectropureEDI的設計包括了兩個成熟的水凈化技術—電滲析和離子交換樹脂除鹽。通過這種革命性的技術，用較低的能源成本就能去除溶解鹽，而且不需要化學再生；它能產生好幾個兆歐（MΩ·cm）電阻率的高質量純水，且能夠連續穩定大流量的生產。ElectropureEDI通過一個電勢迫使離子從進水流中分離出來，再進入與進水流毗連的水流中。EDI與ED不同的是在淡水室中使用了樹脂—這種樹脂允許離子在很低電導率的水中更快地遷移。樹脂在穩定狀態下工作，它們的工作不像一個離子匯聚庫，而更像是一個離子輸送的導體。ElectropureEDI技術總述圖1：ElectropureEDI工藝原理示意圖電去離子（EDI）工藝采用一種離子選擇性膜和離子交換樹脂夾在直流電壓下兩個電極之間（陽極（+）和陰極(-)），在兩極間的直流電源電場從RO預處理過的水中去除離子。離子選擇性膜同離子交換樹脂有著相同的工作原理和原材料，他們用于將某種特定的離子進行分離。陰離子選擇性膜允許陰離子透過而不能透過陽離子，陽離子選擇性膜允許陽離子透過而不能透過陰離子，這兩種膜不允許水透過。通過在一個層狀、框架式的組件中放置不同的陰離子選擇性膜和陽離子選擇性膜，就建立了并列交替的淡水室和濃水室。離子選擇性膜被固定在一個惰性的聚合體框架上，框架內裝填混合樹脂就形成淡水室，淡水室之間的層就形成了濃水室。EDI基本重復單元叫做“膜對”，見插圖1。模塊的膜對放置在兩個電極之間，兩電極提供直流電場給模塊。在提供的直流電場推動下，離子通過膜從淡水室被輸送到濃水室。因此，當水通過淡水室流動時，逐步達到無離子狀態，這股水流就是產品水流。流入ElectropureEDI模塊的RO水被分成了三股獨立的水流：產水水流（高達99%的水回收率）濃水水流（一般為5~10%，可以循環回流到RO進水）極水水流（0.5~1%，陽極+陰極統一排放）濃水室和產水室（純化）在由變換的陰離子和陽離子滲透膜組成的蜂窩式的堆棧中形成單絲屏幕空格。這些形成了兩個截然不同的、變換的流體腔體。嵌入高聚材料框架的離子選擇性膜和裝滿離子交換樹脂形成純化室。EDI基本的工作單元稱為“膜對”在圖2中畫出。“膜對”堆棧位于給模塊施加直流電壓（DC）的兩個電極之間。第3股水流（極水）持續不斷地流過陽極和陰極，陽極液首先流入陽極室，陽極室是位于陽極和臨近的陰離子選擇性膜之間，在該室PH值下降，產生Cl2和O2。極水流然后流入陰極室，陰極室是位于陰極（-）和一個臨近的陽離子選擇性膜之間。在陰極室，產生H2（氫氣），因此，極水室排出不想要的氯氣、氧氣和氫氣。ElectropureEDI工藝詳細描述來自城市水源的水中含有鈉、鈣、鎂、氯化物、硝酸鹽、碳酸氫鹽、二氧化硅等溶解鹽。這些鹽由帶負電的離子（anion）和帶正電的離子（cation）組成。98%以上的離子都可以通過反滲透（RO）處理得以去除。城市的水源還含有有機物、溶解氣體（如：O2，、CO2）、微量金屬和其它微電離的無機化合物，這些雜質在工業應用過程當中必須去除（如硼和硅）。RO系統和其預處理也可以去除許多這些雜質。RO產水（EDI進水）的電導率理想范圍一般在4-20μS/cm，而根據應用領域的不同，超純水或去離子水的電阻率一般在2-18.2MΩ.cm之間。通常，EDI進水離子越少，其產品水質量越高。ElectropureEDI工藝從水中去除不想要的離子，依靠在淡水室的樹脂吸附離子，然后將它們遷移到濃水室中。離子交換反應在模塊的淡水室中進行，在那里陰離子交換樹脂釋放出氫氧根離子（OH-）而從溶解鹽（如氯化物、Cl-）中交換陰離子。同樣，陽離子交換樹脂釋放出氫離子（H+）而從溶解鹽中(如鈉、Na+)交換陽離子。從水流中去除離子的吸附步驟，在模塊中的停留是有限的（近似10~15秒）。當被吸附時，離子僅僅被外在的直流電場驅動遷移。一個直流（DC）電場通過放置在組件一端的陽極（+）和陰極（-）實現。電壓驅動這些被吸收的離子沿著樹脂球的表面移動，然后穿過離子選擇性膜進入濃水室。直流電場也裂解水分子形成氫氧根離子和氫離子：H2O=OH-+H+在圖1中，離子交換膜由垂直線表示，這些垂直線根據離子穿透性的不同標注成不同的幾項。因為這些離子選擇性膜不允許水穿過，所以他們對水流來說是個屏障。帶負電的陰離子（如OH-、Cl-）被吸引到陽極（+）,并且被陰極排斥。這些離子穿過陰離子選擇性膜，進入相鄰的濃水室，而不會穿過相鄰的陽離子選擇性膜，并滯留在濃水室，并隨濃水流出濃水室。在淡水室中帶正電的陽離子（如H+、Na+）被吸引到陰極（-）,并且被陽極排斥。這些離子穿過陽離子選擇性膜進入臨近的濃水室，他們在那里被臨近的陰離子選擇性膜阻擋，并隨濃水流出濃水室。在濃水室中，仍然維持電中性。從兩個方向輸送過來的離子彼此相互中和。從電源流過來的電流跟移動離子的數目成比例。水裂解離子（H+和OH-）和現存的離子都被遷移并且被加到所要求的電流之中。當水流流過兩種不同類型的腔體時，淡水室中的離子就會完全被去除，同時被收集到鄰近的濃水流之中，這就可以從模塊中帶走被去除了的離子。在淡水室和（或）濃水室中使用離子交換樹脂是ElectropureEDI的關鍵技術和專利。在淡水室中還會發生一個重要現象，在電勢梯度高的特定區域，電化學“分解”能夠使水產生大量的H+和OH-離子。這些區域中產生的H+和OH-離子在混合的離子交換樹脂中可以使樹脂和膜不斷再生，并且不需要外加化學試劑。恰當的處理EDI進水對于EDI理想的性能表現和EDI系統無故障工作是一個基本要求（實際上對于任何基于離子交換樹脂的去離子系統都是這樣）。進水流中的污染物質對去離子組件會產生負面影響，要么增加維修頻率，要么減少模塊的使用壽命。因此，RO系統的品質和它的預處理是需要審定的。各種離子去除特性在EDI除鹽過程中用相同的效率并不能去除所有的離子。這個事實會影響產品水的質量和純度。首先去除簡單離子。離子以電荷最大、質量最小和樹脂對其吸附能力最大的去除效率最高。這些典型的離子包括：H+、OH-、Na+、Cl-、Ca+2和SO4-2(和一些相似的離子)。在EDI模塊的第一個區域，相較其它離子，這些離子優先被去除。這些離子的數量直接影響到其它離子的去除。自H+和OH-離子變得平衡后，PH值接近7.0。EDI模塊的第一個個區域被稱為“工作床”。其次去除中等強度離子和極化離子(例如，CO2)。CO2是最常見的EDI進水組成。CO2有著復雜的化學發應，依據其H+離子當地區域的濃度，被認為是可以適度的離子化：CO2+H2O=H2CO3=H++HCO3-=2H++CO3-2當PH值在這個部分接近7.0左右時，大部分CO2以重碳酸鹽(HCO3-)形式存在。重碳酸鹽被陰離子樹脂微弱地吸附，如此仍然不能與“簡單”離子(例如Cl-、和SO4-2)相抗衡。在EDI模塊的第二個區域，CO2(包括它所有的形式)相較于強度更加微弱的離子優先被去除。EDI進水中CO2和HCO3-的數量強烈影響產品水最終的電阻率以及二氧化硅和硼的去除效率。在ElectropureXL系列產品中發現，只要CO2(其所有形式)少于5mg/L，就能得到高品質的超純水。如果CO2含量是大于10mg/L，它會影響離子的總體去除率以及嚴重影響EDI產品水的品質和二氧化硅的去除。最后去除強度微弱的離子(例如.，溶解的二氧化硅和硼)。因為例如二氧化硅分子的離子化能力相當微弱，并且難吸附在離子交換樹脂上，使用任何反電離過程都很難將之去除。如果已經去除了所有的“簡單”離子，并且去除了所有CO2，EDI模塊就能集中去除電離能力微弱的物質種類。在模塊第三個區域的停留時間非常重要。停留時間越長，去除效率就越高。第三個區域較長的停留時間，需要RO產品水的電導率達到最小（去除大量“簡單”離子）同時使RO產水中CO2的數量最少化。

EDI模塊的第二個區域和第三個區域被成為“拋光床”。EDI進水中不同的離子種類，以及它們的濃度，直接影響著EDI的工作性能和效率。

污染物的影響消極影響EDI工藝的主要污染物包括：硬度(鈣、鎂)、有機物（TOC）、顆粒、SDI、活性金屬（鐵、錳）、氧化劑（氯、臭氧）和二氧化碳。為RO/EDI系統設計的預處理過程要能夠從進水流中盡可能除去這些污染物。在以下的進水章節給出了最低要求。為了加強EDI的性能，較好的系統設計應該會大大低于這個水平。手冊后面還列出了水處理方法的建議。硬離子能夠導致反滲透和EDI單元引起結垢，這時，在濃水室中陰離子選擇性膜表面pH值很高，濃水室中的壓力降將會升高，電流效率則會降低。ElectropureEDI模塊的設計可以避免結垢，然而最小的進水硬度可以延長兩次清洗之間的時間。有機物質（TOC）能被樹脂和膜表面吸附，會引起活性層受阻，一旦樹脂和膜受阻，去離子的效率將會降低，模塊電阻也會增加。顆粒物質（SDI）、膠體和懸浮顆粒大量涌入會造成膜和樹脂的阻塞。樹脂的微孔阻塞使通過模塊的壓力降上升。鐵和其它活性金屬可以崔化氧化樹脂，并且可以強烈的被樹脂和膜吸附，從而使其能力衰減，這些在低ppm濃度就會發生。氯和臭氧會損壞離子交換樹脂和離子選擇性膜并且導致樹脂疏松，從而降低容量。氯是一種氧化劑，氧化后使TOC顯著增長，其副產物會使陰離子樹脂和膜引起污染，降低樹脂交換性能，氧化也能引起樹脂裂解和壓力降上升，模塊壽命縮短。理想的濃度水平為零。CO2：二氧化碳有兩個影響，第一，CO32-與Ca2+和Mg2+起反應形成碳酸鹽結垢。這種水垢隨進水濃度、溫度和pH值的變化而變化。第二，因為CO2的電荷隨它的pH值的變化而變化，而且通過RO或EDI去除它都要依電荷而定，所以它的去處效率將會不斷變化。即使低的CO2水平（低于5ppm）也能影響產品水電阻率和硅硼的去除效率。術語表陰離子：一種帶有一個或多個負電荷（如Cl-、OH-、SO42-）的離子（帶電原子或原子團）。陽極：一種帶正電的電極，吸引陰離子，表層涂鈦。陽極電解液：陽極附近含有陰離子和收集氣體的水溶液。陰極：一種帶負電的電極，吸引陽離子，通常由不銹鋼制作。陰極電解液：陰極附近含有陽離子和收集氣體的水溶液。陽離子：一種帶有一個或多個陽電荷（如Na+、NH4+和Ca2+）的離子（帶電原子或原子團）。濃水流：流經濃水室并收集離子的水流。電導率：水傳導電流能力的一個電學測量參數，其值隨水中離子的濃度和水溫的變化而變化。單位是μS/cm，一般是指25℃。直流（DC）電流：電流不改變狀態，在EDI系統中與移動的離子數量成比例，包括水裂解的離子。直流（DC）電壓：電壓不改變極性。電去除離子只有在這種形式的能量下才能發生。在直流電壓中會有一些交流的電壓成份存在。電極：傳導電場的金屬板（陽極和陰極），并且促進電化學反應發生，電極通過導線與外部電源相連。電解液：電極附近的離子溶液。Electropure單元將兩種電解液匯成一股，在通過“電解液出口”導出端口將它們輸送到模塊之外。進水：垂直進入EDI模塊的水。它將供應給淡水室、濃水室和極水室。這種水的水源就是反滲透的產品水。GPM(gpm)：加侖每分鐘。水流量的一個測量參數。1.0gpm相當于227升/小時，4.4gpm相當于1.0m3/hr。離子交換膜：含有離子交換基團，對陰離子或陽離子具有選擇性作用的薄膜，且不允許水通過。離子交換樹脂：含有離子交換基團，對陰離子或陽離子具有吸附作用的樹脂球。兆歐：（MΩ.cm）電學測量參數的單位，用于計量從去離子系統中出來的水的純度。它是一個電阻參數。不含雜質的超純水在25oC時可以達到18.24兆歐.厘米（MΩ·cm）。PH值：氫離子（H+）濃度的一個測量參數。PH值用對數從0到14來表述。PH值為0或在0附近的是強酸性，PH值為7為中性，PH值為14或在14附近是強堿性。分解：水在電流的作用之下分解成H+和OH-，這種情況發生在淡水室中離子相應較少而電壓較強的情況下。它導致水的分解以傳導電流。一般情況下電流靠溶解鹽中的離子傳導。PH值的波動一般跟分解作用有關。水的極化分解作用可以使離子交換樹脂再生。ppb：十億分之一，或μg/l。用于衡量水中離子的數量，如：超純水中的硅含量。ppm:百萬分之一，或mg/l。用于標識水中總溶解固體數目（TDS）的參數單位。這個參數單位一般用于描述進入EDI模塊的水流的純度。在低電導率時，1ppm近似等于2μs/cm。成品（淡水）水流：流經純化室或淡水室的水流。這股水流就是去離子水。電阻率：描述水阻擋電流的能力的測量參數。離子濃度降低，電阻率就增加；離子濃度增加，電阻率就降低。這個參數與用EDI實現的去離子水平有關。不含雜質的超純水在25℃可以達到18.24MΩ.cm。鹽：由金屬或帶正電的根原子團完全或部分取代酸中的氫離子之后形成的一種化合物。鹽類舉例：酸

金屬或帶正電的根原子團

鹽

HCl

鈉(Na+)

NaCl

H2SO4

鈣(Ca+2)

CaSO4

HNO3

鎂(Mg+2)

Mg(NO3)2

H2SO4

鉀(k+)

KHSO4

TOC:總有機碳：水樣品中活性有機化合物的含量數目參數。非有機炭總量（CO2）為從總碳中減去有機碳后剩下的部分。用ppm或毫克/升表示。USP超純水：USP質量要求，被采用蒸餾、離子交換、電去離子技術、或其它恰當的工藝將水純化，遵從EPA(美國環保總署)飲用水規則并且包含無額外物質存在。ElectropureEDI的知識產權Electropure公司，以前的HOH水技術公司，擁有形成EDI技術基礎的O’Hare專利（美國專利號：US4,465,573）。它同時還有一個改良性工作專利，是關于離子交換膜技術的專利（美國專利號：US6,503,957）。其他公司擁有關于EDI在系統中應用的知識產權。Electropure公司不默許推薦她的用戶使用其它知識產權，并且沒有義務代表她的用戶在他們設計的系統中為其組建、安裝或是操作EDI。EDI技術總結Electropure受專利權保護的電去離子（EDI）模塊的高效性能，在連續的電去離子過程中已經得到驗證。“ElectropureXL系列”EDI對DI混合樹脂床系統來說是個非常經濟的轉型產品，它有著許多優點。雖然建設EDI系統的基建成本比混合樹脂床系統高，但是運行成本和其它的工藝優點對于使用ElectropureEDI是大有裨益的。

第2章：產品描述和產品指南產品應用和純度特性超純水用于微電子和半導體生產，也用于生物醫學和實驗室研究，還用于藥品制造業，作為蒸餾的預處理，發電過程當中的鍋爐水，食品和飲料業以及需要用到去離子水的各種工業領域。下面是典型的工業行業的離子含量規范。這些并不代表工業用純水中的全部規范，而只是與EDI有關的一些規范指標。半導體超純水（來源：1993年Balazs分析實驗室）：測試項目

單位

可達到

可接受

報警

臨界

電阻率功25℃

MΩ.cm

18.2

18.2

17.9

17.5

溶解性二氧化硅

ppb

<0.2

<1

>3

>10

硼

ppb

電子級水(ASTMD-19)：分類項目

電子一級E-I

電子二級E-II

電子三級E-III

電子四級E-IV

電阻率(最小,Megohm.cm)

18(95%的時間),不小于17

17.5(90%的時間),不小于16

12

0.5

SiO2(總硅,最大,μg/L)

5

10

50

1,000

顆粒數(個/ml)

1

3

10

100

細菌(最大,ml)

1/1,000mL

10/1,000mL

10mL

100mL

總有機碳TOC(最大,μg/L)

25

50

300

1,000

內毒素(EU/ml)

0.03

0.25

n/a

n/a

銅(最大,μg/L)

1

1

2

500

氯(最大,μg/L)

1

1

10

1,000

鎳(最大,mg/L)

0.1

1

2

500

硝酸鹽(最大,mg/L)

1

1

5

500

磷酸鹽(最大,mg/L)

1

1

5

500

鉀(最大,μg/L)

2

2

5

500

鈉(最大,μg/L)

0.5

1

5

1,000

硫酸鹽(最大,mg/L)

1

1

5

500

鋅(最大,μg/L)

0.5

1

5

500

電子一級E-I：這種水將被分類作為微電子用水，被使用在生產寬度在1.0μm以下的產品設備上。這是超純水在大容量和最臨界狀態的應用。電子二級E-II:這種水將被分類作為微電子用水，被使用在生產寬度在5.0μm以下的產品設備上。這種水應該是足夠的為生產大多數大容積產品,產品尺寸在1.0μm之上和在5.0μm以下。電子三級E-III:這種水將被分類作為微電子用水，被使用在生產寬度在5.0μm以上的產品設備上。這種等級的水可以被使用來生產稍大的組件和一些小的組件，水中的痕量雜質不會產生影響。電子四級E-IV:：電子級的水被分類可以作為非臨界電鍍用水和其它普通用途用水，這些水由于儲存在水箱因而會一直與大氣相接觸。來源:奧斯莫利克斯Osmonics純水手冊,第2版,1997年;ASTM國際組織:

.發電鍋爐水（與鍋爐壓力和用途有關）測試項目

單位

典型

電阻率，25℃

MΩ.cm

10-13

總硅

ppb

5-20

ASTM試劑水：水的分類:

I

II

A

B

電阻率,M?.cm

18.2

1.0

TOC,ppb

10

50

Na,Cl,ppb

1

5

硅,ppb

3

3

細菌/100mL

1

10

內毒素,EU/mL

<0.03

<0.25

制藥用水：根據各個國家法律規定的不同其要求也有所不同（如USP_XXIII,XXIV）。注意，在美國，WFI要求作最終處理，采用蒸餾，或者膜分離。USP純化水是被采用蒸餾、離子交換、電去離子技術或其它恰當的工藝將水純化，遵從美國EPA（美國環保總署）飲用水規則，并且包含無額外物質存在。USP現在已經在日本和歐洲的JP和EP標準形成了聯盟。在任一個USP水處理系統中，EDI都可以作為首選的工藝單元。測試項目

單位

USP-24限度

電導率，25℃

μS/cm

<1.251級

pH

5.0-7.0

TOC

μg/L

500

細菌

cfu/mL

<100

普通用途去離子（DI）水：測試項目

單位

典型值

電阻率，25℃

MΩ.cm

>2

EDI產品指南：“Electropuretm的XL系列產品”“ElectropuretmXL”EDI系列模塊設計成為OEM純水系統中一種非常經濟的模塊。與其它EDI組件相比，這種模塊在設計上具有下列優點： 能夠建立簡單的EDI系統 一級RO的產水可以作為進水 不需要有濃水的循環 容易實現在整體式架子上的模塊排列 重量輕，結構緊湊 鋁制附件朝向正面 配套防水的電氣附件在模塊的反面 模塊組件和螺栓隱蔬在模塊內部 膜由Electropure公司自行研制 內部設計與EPM系列相同，并且已經發展了許多年。“ElectropuretmXL系列”模塊的流量范圍從50lph~3.35m3/h（0.5gpm到14.75gpm）。每種模塊都有一個流量范圍推薦值。多個模塊可以并成幾乎是無限制的龐大系統，最大系統的數據是150m3/hr（600gpm）。我們的高質量模塊根據進水條件和操作條件的不同，可以產生10-18.2MΩ.cm的純水。下表列出了各種“ElectropuertmXL系列”模塊的流量范圍。產品

流量范圍gpm

流量范圍m3/h

工作電壓VDC

尺寸

寬9”高22”

寬210mm高560mm

XL-100R

1/4到3/4

50到150l/h

48（30~60）

深：6”

深：150mm

XL-200R

1/2到11/2

100到300l/h

100（60-120）

7”

180mm

XL-300R

11/2到4

300到900l/h

150（100-160）

9”

230mm

XL-400R

3到7

0.7到1.5

200（150-220）

11”

280mm

XL-500R

6到10

1.3到2.3

300（200-320）

14”

360mm

XL-500RL

7到14.75

1.6到3.35

350（200-390）

16”

410mm

*精確尺寸（英寸和毫米）見尺寸圖紙。模塊的重新組合XL系列在設計上是一個可任意組合的單元。替換模塊比裝船往返重新組裝會更經濟而且產生更少的環境影響。

第3章：常規操作、條件和特性標準操作和測試條件Electropure的EDI模塊性能主要依賴于不同的操作條件，包括OEM的系統設計。正因為如此，Electropure在發貨之前要在標準條件之下對模塊進行測試；我們模塊的質量以制造控制工藝和最后的測試程序為準。Electropure不能保證在OEM的系統中各種過于具體的特殊性能，因為沒有控制設計和沒有控制系統的操作條件。Electropure對其模塊的設計和標準的產品測試非常有信心，其產品測試程序可以保證達到了優越的模塊性能。各種工藝變量對質量的影響將在下面的章節中討論。標準測試條件：Electropure用經過活性碳過濾、軟化、微孔過濾以及50~65%回收率的RO運行處理后的水進行測試。RO的產水質量總含鹽量（TDS）范圍從2.5到4.0ppm，包括5ppm的CO2和200~300ppb的硅。溫度范圍20~30℃。每個模塊施加標準電壓和標準的流量。對于每一個模塊測試結果都是令人可接受的，并且保留每個模塊的記錄。應客戶的要求，Electropure還可以在標準條件下，對現場安裝好的模塊重新進行測試，以確保質量可靠。定義 所加電壓：加在每個模塊陽極和陰極之間的直流電壓。所需電壓的大小主要取決于模塊中單元室的數目。可以表示成伏/單元。 電流：流過每個模塊的直流電流。電流大小取決于RO進水的離子負荷，模塊的回收率和水的裂解數量。基本上與單元的數目無關。 模塊電阻：等于電壓除以電流，一般用歐姆或歐姆/單元。 電力需求：提供必要的電流與電壓的電力。一般用kW/gpm表示。 電力效率：實際電流除以要求輸送進水離子的理論電流，以%表示。 進水流：送入純化室一轉化成成品的水流，也可以包括送到濃水室和極水室的進水。 產水：從純化室中出來的成品水。 濃水：從收集離子的收集水中排除的廢液。一般是進水的5~10%。 極水：從陽極和陰極室排除的廢液，一般是進水的0.5~1%。 回收率：等于產水除以總進水流量。如果濃水流返回RO預處理系統，一般為99%。如果濃水排到下水道，則可能為90-95%。運行進水特性：以下是Electropure所能夠感保證的最低運行要求。精確值更多地接近設計目標，就能得到更理想的ElectropureEDI模塊性能。水源： 反滲透RO產水，電導率1-20μS/cm。最佳電導率在2-10μS/cm。PH值： 5.0to9.5(pH7.0至8.0之間EDI有最佳電阻率性能，但硬度要低于常規值)，注意到典型的低PH值進水時由于CO2的存在而導致產水質量下降。溫度： 5°Cto35°C.最佳質量在25°C。進水壓力： 0.15~0.5MPa(1.5~5bar)，模塊壓力降取決于流量和溫度。出水壓力： 濃水和極水出水壓力要比產水出水壓力低。硬度(以CaCO3計)：最大1.0ppm在90%回收率時。有機物： TOC最大0.5ppm，建議檢測不出。氧化劑： 活性氯(Cl2)最大0.05ppm，建議檢測不出；臭氧(O3)最大0.02ppm，建議檢測不出。金屬： 最大0.01ppmFe、Mn、變價性金屬離子硅： 最大0.5ppm.反滲透RO產水典型范圍是50-150ppb總CO2： 建議小于5ppm.高于10ppm時，產水品質很大程度上依賴于CO2水平和PH值顆粒： 建議用無顆粒的反滲透RO產水（直接進入）或者將中間水箱的水采用1μm預先過濾。EDI模塊的電力成本典型的XL-500模塊工作在300VDC，電流為2amps的情況下工作8個小時，成本1在美元以下。這是在假定電源的效率為85%，當地的電費為每千瓦時0.12美元的條件下。見附錄7的能源和成本計算。直流電源要求電源必須為可以調節的直流電源，須有足夠的電源供給以保證在通常的操作條件和最高的極限工作條件下的使用。電壓輸出應該是可調的，且電壓范圍應該包括再生條件。電源也應該有限定電流容量以保護電源自己和EDI模塊，每個模塊可以單獨安裝保險絲。電流大小取決于EDI進水的電導率和其水回收率。應該有電流設計富余量以滿足模塊再生時的高電流需要。出于保護的目的必須有無水狀態和關斷電源的系統連鎖。它可以通過遠程PLC或者系統計算機控制。電源可以有內部診斷和報警繼電器輸出。交流電成份可能在5%以上，交流的低頻和高頻脈沖可以影響到就地電子儀表的讀數，比如：電導率表或電阻率表。電源供給應該符合UL、CSA或CE的當地代碼要求，當地代碼可能有特定要求，比如：功率因素修正（PFC）和EMI防護。如果NEMA等級有要求，那么必須有足夠的散熱以保持電源系統冷卻。典型的電源供給效率為85~90%，因此，交流（AC）輸入電源需要比額定的電源供給高出10~15%。模塊數

典型操作電壓,DC

典型電流RO水4ppm

最大電壓

最大電流RO水15ppm

1個XL-100R

48(30-60)V

3Amps

80V

8Amps

1個XL-200R

100(60-120)V

3Amps

150V

8Amps

1個XL-300R

150(100-160)V

3Amps

200V

8Amps

1個XL-400R

200(150-220)V

3Amps

300V

8Amps

1個XL-500R

300(200-320)V

3Amps

400V

8Amps

1個XL-500RL

350(200-390)V

3Amps

400V

8Amps

3個XL-500R

300(200-320)V

9Amps

400V

24Amps

20個XL-500R

300(200-320)V

60Amps

400V

160Amps

說明：電源供給應該盡可能的達到最大的要求。第4章：工藝變量的影響所加電壓電壓是將混合的離子從進水流中推向濃水流的驅動力。特定區域的電壓梯度也會導致H2O分裂成H+和OH-離子，在EDI模塊中這種持續不斷的形式和局部的高濃度區域使拋光層樹脂一直保持H和OH形態，因而可以充分的去除類似CO2和硅等物質，這些也防止了細菌在EDI模塊中的生長。多余的H+和OH-也從進水流中被遷移到濃水流中，它們也參與到任何一種雜質離子在遷移地區的競爭。最佳電壓最佳的電壓范圍首先取決于模塊內部單元的數目。正常的工作電壓范圍近似是5到8伏/單元。參閱電源供給要求對于推薦的操作電壓范圍。最佳電壓也取決于：溫度濃水電導率濃水流量比例（回收率）產水質量與電壓關系要獲得最高質量的水，就要設定一個理想的電壓值。比這個電壓值低，就沒有足夠的驅動力在淡水流流出模塊之前驅動離子經過淡水室的樹脂床，然后穿過離子選擇性膜；比理想值高時，則過壓的產生將使過多的水發生裂解，并因此產生過強的電流，而且還將導致離子的極化作用，發生反擴散現象，這就會降低成品水的電阻率。在每種模塊類型的設置范圍之內，其最佳值將取決于離子負荷和水的回收率。高的進水離子負荷和高的回收率將導致濃水室中較高的離子濃度，這樣就降低了整個模塊的電阻。模塊的電阻低可以導致最佳電壓值的降低。參閱硅去除章節——關于電壓如何影響硅的去除和防止硅污染。電流與進水電導率的關系典型的標稱電壓下XL系列模塊的電流為2-4amps，其進水電導率為4-10μS/cm。電流同樣可以低于1amp，在高的進水電導率（如20~30μS/cm）將會導致高達8amp或更高的電流。基本上，電流與遷移離子的總數成比例。這些離子包括RO淡水中的雜質離子，如Na+和Cl-，還包括由水裂解產生的H+和OH-。水的裂解率與特定區域的電壓梯度有關，較高的樹脂室的電壓能夠使較多的水裂解成可以遷移的H+和OH-。一部分電流的比例直接跟進水的離子含量（TDS，或μS/cm）成比例，另一部分與水的裂解成比例。電流的比例隨過度電壓非線性增大。“電流效率”是在EDI進水中所要求遷移的雜質離子的總電流的分數。如果模塊電流高于預期，那可能是因為電壓比最佳值設定高了，過度的水裂解導致了過度的電流。電流也取決于濃水流量，也即模塊的水回收率，通常濃水流量是進水流量的10%，如果濃水流量低于要求，則濃水有更大的電導特性，那么電流就會上升。穩定工作狀態通常，一個EDI模塊會產生高品質的水，這是因為EDI模塊有過量的混合離子交換樹脂，在拋光區域呈H和OH形態。然而，工作條件改變之后，模塊需要8到24小時來達到真正新的穩定狀態。真正的穩定狀態就是達到進入模塊和離開模塊的離子平衡。在穩定狀態，離子的遷移動力和進入的離子速率相匹配，穩定狀態對于微量離子如硅可以有長達2~4周的有效捕捉。如果電壓降低或者離子負荷增加，樹脂就開始吸附多余的離子。這種情況下，離開模塊的離子比進入模塊的離子少，最后達到一個新的平衡。在這時，“工作離子前沿”開始從底部附近向模塊上部擴展。如果電壓增加或者離子負荷降低，樹脂就會將多余的離子釋放到濃水流中，離開模塊的離子就會大于進入模塊的離子。在這時，“工作離子前沿”的位置就會靠近模塊的進口。這就是隨后的“再生”程序的工作機理。在運行過程中，模塊中離子的平衡是判斷EDI系統是否工作在穩定狀態的非常有價值的工具。穩定狀態：出去的離子總數=進入的離子總數模塊離子填充：出去的離子總數<進入的離子總數模塊從過負荷恢復：出去的離子總數>進入的離子總數離子特性EDI系統去除離子的能力一部分取決于離子種類的屬性。在標準的樹脂床中，吸附力量和吸附動力取決于離子的大小、水合作用的程度和樹脂的類型。在EDI中，離子電荷顯得至關重要，因為它是驅動離子沿樹脂表面到達離子選擇性膜并且穿過膜的驅動力。離子大小以下離子的大小是25oC時水溶液中的有效尺寸。這些尺寸包括了完全水合作用。有效尺寸越大，擴散速率越慢，較大的離子EDI去除效果不太好。有效尺寸越大，電荷的貢獻越大，樹脂的吸附效果越差。離子半徑?

陽離子

陰離子

<3

K+、NH4+

Cl-、NO3-

3.5

OH-、F-

4.0-4.5

Na+

SO4-2、CO3-2-

6.0

Li+、Ca+2、Fe+2

8.0-9.0

H+、Mg+2、Fe+3

離子電荷離子電荷越大，所加電壓驅動離子穿過離子選擇性膜的力就越大。這由較高的水合程度和擴散較慢的大而重的分子加以平衡。樹脂對離子選擇性系數下表列出了樹脂對不同的離子的選擇性。這是它們相對樹脂的吸附強度的一個測量系數。較強地吸附就意味著較少地穿過樹脂床或EDI模塊。陽離子

選擇性系數

陰離子

選擇性系數

Li+

0.8

HSiO3-

H+

1.0

F-

0.1

Mg2+

1.2

HCO3-

0.5

Na+

1.6

OH-

0.6

Ca2+

1.8

Cl-

1.0

NH4+

2.0

NO3-

3.3

K+

2.3

I-

7.3

容易去除的離子（Na+、Cl-、Ca+2、H+和OH-）Na+、Cl-、Ca+2、H+和OH-是容易被EDI去除的離子，所有這些離子能很好的被樹脂吸附，并且有一個電荷從而不容易被極化，這些離子在EDI的“工作床”區域相當容易去除。大直徑、帶弱電的離子（二氧化碳、硅、硼酸）二氧化硅（SiO2）、硼酸（H3BO3）、二氧化碳(CO2)在正常運行和正常的pH值下，帶有微弱的負電荷。正因為如此，它們會被微弱地吸附到樹脂當中，所加的電壓對它們也有微弱的驅動力。要有效地去處這些離子，就要采用其他系統的一些方法：進水最小的離子數量進水最少的CO2含量在RO系統中最大的去除硅和硼增加pH值可以增加它們的電荷和驅除電勢。CO2可以作為一種氣體在經過RO處理之前加以去處。硅酸（H2SiO3）的pK1為9.77。硼酸（H3BO3）的pK1為9.28。碳酸（H2CO3）的pK1為6.35。因此，用不太高的pH就可以去除碳酸氫鹽離子；只有當pH>10時，才能有效地去除二氧化硅和硼酸。當然，要工作在高pH狀態，必須首先去除過硬的陽離子。提高EDI進水的PH值達不到預期的目標，因為Na+和OH-是非常容易去除的離子，在EDI前簡單的加入NaOH，對于EDI“工作床”區域只會使離子負荷上升，并且PH值在“工作床”末端又回到7.0，從而，“拋光床”區域的大小是變小了。見附錄8對二氧化硅的討論。溫度壓力降與溫度的關系由于受水的粘性的影響，壓力降與溫度有很大的關系。下表列出了基于25oC時，在一定溫度下水的絕對粘性和相對粘性。壓力降將隨粘性的增加或降低成比例的變化。說明：水在5℃時的粘度比在25℃時高出70%。溫度

相對粘度

絕對粘度（CP）

5oC（41℉）

+70%

1.51

15oC（59℉）

+28%

1.14

20oC（68℉）

+12%

1.00

25oC（77℉）

0.89

30oC（86℉）

-10%

0.80

35oC（95℉）

-19%

0.72

模塊電阻與溫度的關系當溫度增加時，模塊的電阻就會降低。在給定電壓值下，電流就會增加。發生這種現象的一個原因是高溫下離子的活性增強。在其它條件相同的情況下，溫度每改變1oC，模塊的電阻將改變2%。質量的優化與其它因素（下面）也有關系，因此電壓的優化設定也需要隨著溫度發生變化。產水品質與溫度的關系（操作條件的再優化）系統的運行有一個理想的溫度。當溫度升高到35oC時，由于水中離子的遷移和移動更加容易因而產品水質量通常會提高，如果更高溫度將會由于離子的泄漏而降低產水品質。這是由于吸附到離子交換樹脂的離子減少造成的。此外，實際離子的電阻特性，在沒有溫度補償的情況下，將會升高，從而使讀數失去精確性（見下面的部分）。在高的溫度時，將要求一個較低的電壓來遷移離子進入濃水室。當溫度逐漸下降到15oC時，產水品質會降氏。其中有些是由于溫度補償中的錯誤所致；有些是因為吸附到離子交換樹脂離子增加所致。當溫度繼續下降時，穿過離子選擇性膜的擴散作用將會增大，這時產品水質量就會下降。溫度非常低時，就需要更高的電壓來使水進行高效的裂解，并且快速遷移行動遲緩的離子。電阻率表的溫度校驗電阻率計量會隨著溫度發生了強烈的改變，通常被校正到標準溫度25℃。較高的溫度下，含有雜質離子的水的導電特性也較高，因為這時離子的活性增強。同樣地，溫度升高，超純水將具有較低的電阻特性，因為這時水會電離出更多的H+和OH-。對于儀表溫度的修正是較大范圍的，通常會出錯，因而需要一個高質量的電阻率表。對于自來水和反滲透（RO）產水的電導率與溫度的對應校正關系大約為2%/oC。在一定溫度下對超純水的電阻率進行校驗，其相對關系為5-7%/oC。因此溫度的校驗關系系數大。當工作溫度不等于25oC時，這一點就顯至關重要。熱的去離子（DI）水精確地測量是最困難的。溫度，oC

未補償電阻率。MΩ.cm6

15

31.8

25

18.2

35

11.1

流量壓力降與流量的關系有三種模塊壓力降需要考慮：進水與產水濃水的進口與出口極水的進口與出口當流過它們的流量增加時，這些流體上的壓力降也會增加。壓力降就是在模塊的進口和出口處的接頭附近測量出來的。極水壓力降：在0.05gpm（11lph）時，壓力降大約為20psi（1.4bar）。如果壓力降高于這個值，那么進口就有可能被殘渣堵塞。進水口的水必須作精密過濾。由于每個組件只有一對陽極/陰極，這個流量應該與組件的大小和單元的多少無關。正常流量（gpm）極水

正常流量（lph）極水

初始壓降極水

0.025

5

8-12psi（0.5-0.8bar）

0.050

10

16-24psi（1.1-1.6bar）

0.075

15

24-36psi（1.6-2.5bar）

濃水壓力降：每種設計、每種運行模式甚至每種EDI模塊都有不同的濃水流量。Electropure建議濃水流量調整為EDI產水的10%。如果在工作過程當中，濃水的壓降上升，就可能需要清洗或者在濃水的進口處存在殘渣。進水口的水需要精密過濾。下表給出了各種模塊的初始壓降估計值。模塊型號

濃水常規流量(gpm)

濃水常規流量(lph)

濃水初始壓力降（25°C）

XL-100R

0.05gpm

10lph

5-7psi(0.3-0.5bar)

XL-200R

0.10

20

6-8psi(0.4-0.6bar)

XL-300R

0.25

50

7-9psi(0.5-0.6bar)

XL-400R

0.50

100

8-10psi(0.5-0.7bar)

XL-500R

0.75

200

9-11psi(0.6-0.8bar)

XL-500RL

1.25

300

11-13psi(0.75-0.9bar)

*注：每個模塊的單元數目在Electropure公司可能會隨時發生變化。進水與成品水壓力降：進水對成品水的壓降隨著流量的增大而增大。如上所述，溫度下降，壓降將上升。壓降近似地與流量成線性關系（第一次序）。也即，流量增加兩倍，壓降也增加兩倍。圖2：XL系列產品的壓力降對于一個新的模塊來說，在流量范圍的下限時（如XL-500R的6gpm），壓降可以低到20psi（1.4bar）；在流量范圍的上限（如：XL-500R的10gpm），壓降可以高達45psi（3.0bar）。上面的圖2顯示了進水與成品水的初始壓降。這時測量儀表的安裝與進口和出口的接口裝置非常接近。當水溫不在25℃時，壓力降會發生戲劇性的改變。在多數線條中可以看出顯著的壓降趨勢。Electropure公司發現有的用戶將只有30psi壓力降的模塊誤認為有80psi的壓力降，其中的50psi是由于太小的管道、計量閥門、流量計、電磁閥、彎頭和三通引起的。出水口壓力對產水質量和內部泄漏的影響由于平板和框架式的模塊是拼在一塊兒的并且用密封墊片密封，不可避免會發生內部泄露。在一個EDI模塊中，如果濃水泄漏到淡水室，就會使產品的電阻率遭受到大的影響。產水出口壓力必須大于濃水出口壓力。為了確保內部泄露不至于影響到產品的質量，成品水的出口應該有比濃水流和極水流更高的壓力。這樣任何泄露都不會增加成品流中的離子數目。對于簡易的系統，濃水流出口處不能有背壓施加，在系統中，有手動閥門控制濃水的背壓，會導致操作的復雜和操作的失誤。當輸送濃水到RO的進水口，最好將濃水垂直灌入外部的水箱，然后獨立用泵送到RO的預處理系統。當這樣做時可以使模塊回收率接近99%。進水電導率產水質量（在設計值和最大流量情況下）產品水的質量取決于模塊在進水流出去之前從淡水室中去除離子的能力。過多的進水離子必然要影響產品水的質量。對于主要的離子電導率（NaCl）和弱離子（二氧化硅、硼和碳酸氫鹽）都是如此。多余的離子可以增加負荷，從而導致兩種后果。首先是EDI組件內工作床的深度增加這會導致拋光床變小從而使其去除弱電離子的能力減弱。降低進水電導率有助于提高對二氧化硅和CO2去除能力。第二個后果是當進水電導率增加時，模塊的電流增加。更多的離子遷移需要更多的電能。電流的增加并不是線性的，因為電流同樣會驅動已經裂解的水分子。進水電導率的增加將導致電流的增加。第5章：水的品質優化基本原理電壓驅動力對于每一種操作條件來說，都有一個最佳電壓。對于具體的操作條件，所加電壓可能太大，也可能太小。每種模塊都有一個典型的電壓范圍優化最佳電壓應該在這個范圍之內。如果電壓太低，則驅動力太小，這就不能將足夠的離子從淡水室遷移到濃水室中。而且可能不會使足夠的水發生裂解，從而使離子交換樹脂不能進行有效的再生。在拋光層可能不能充分捕捉和遷移類似二氧化硅這樣的雜質離子。如果初始設置的電壓值過低，模塊中的離子交換樹脂將被離子填充，直到達到一個穩定狀態，這樣進入模塊的離子就比離開模塊的離子要多。其癥狀主要表現為濃水流中的離子比正常水平低。穩定狀態可能要8-24小時才能獲得在此期間，產品水質將會逐漸下降。如果電壓過高，就會有過多的水發生裂解，驅動力的效率下降。其癥狀首先是在極水中產生多余的氣體，而后濃水中也會產生氣體。過高的電壓也會產生一種稱為“濃度反擴散”現象，在這種狀態下，離子將被迫從濃水擴散到鄰近的淡水室以保持電中性。如果初始設置的電壓值升高，模塊中的離子交換樹脂就開始釋放離子，直至達到穩定狀態。在此期間，離開模塊的離子多于進入模塊的離子。其癥狀表現為濃水流電導率的增大。穩定狀態可能要8-24小時才能獲得在此期間，產品水品質將會逐漸提高。電流強度EDI模塊較底部的電流強度非常高，這是由于進水中主要離子的遷移所致。濃水有一定高的電阻特性，因為那里的水基本上是電導率為2-20微西門子的RO水。EDI模塊的上部，濃水流中充滿了它從工作床中收集的離子，在90%回收率時，濃水流的電導率是進水濃縮了10倍，因此電導率為20~200μS/cm之間。因此，淡水室此時將有更高的壓降（在那里，已經剩下幾乎沒有了進水離子），在此區域，唯一的結果是水的裂解率更高，并且導致質子（H+）和氫氧根離子的遷移率更高。這樣會有利于拋光床的存在和更好的去除CO2和硅，以及生產更高電阻率的產品水。只有模塊處于平衡狀態而且沒有過高的電流強度時，產品水的質量才能得以優化。樹脂床的拋光部分的再生能力對獲得最高的電阻率至關重要。離子平衡和pH值在一個離子水平上必須維持在電中性狀態，對于陽離子就不可能擴散的比陰離子多。即使在分子或原子級別也要保持電中性。這就不可能發生擴散的陽離子比陰離子多的情況。正因為如此，離子平衡顯得至關重要。如果進水中的離子流形成了高遷移率的陽離子和低遷移率的陰離子，這時EDI的驅動力會自動調節遷移率最低的離子。此外，移動的質子（H+）和氫氧根離子（OH-）將在調節離子平衡的過程當中扮演重要的角色。如果進水流中的離子存在較大的不匹配，則在產品水流和濃水流之間將發生較大的pH值的變換。這時質量就無法優化。PH值因此也極大的影響著產水品質。較低的pH值，多余的H+將作為反離子擴散到進水流的陰離子中去。進水流中的陽離子將不能有效的去除。PH值較高，質子不再扮演反陽離子的角色。二氧化碳帶電量（碳酸氫鹽）將會增加，遷移率也將增加。二氧化硅的帶電量和遷移率也將增加。建議理想的操作條件是PH為7.0，最好有最少的CO2存在。“離子前沿”區域的影響如上所述，“離子前沿”（EDI模塊中“工作床”和“拋光床”的位置分界點）對產品水品質也非常重要。對于生產電阻率最高、二氧化硅的含量最低的水，必須設定變量來最大限度的擴大拋光床的深度。離子負荷必須是最小產品水流量應該是在給定范圍最高流量以下電壓應該是最佳工作電壓（不是太高或太低）濃水流量應該是恰當的（如：90%回收率，以便能有效的去除膜表面的離子，這將消耗施加于淡水室端的電壓二氧化碳負荷應該最小PH值應該在7.0為節約能源，如果對于應用而言較低品質的水足夠，則可以擴大工作床的深度并且限制拋光床的深度。這可以通過以下途徑獲得：降低電壓降低濃水流量（較高的回收率）這可以降低模塊的電阻。這也可以通過濃水的循環或加鹽來實現。說明：這樣的風險就是在濃水室硬度的結垢。第6章：系統設計方案與安全保障系統設計是OEM的職責我們這一部分的目的是闡述如何用適當的特性和部件來組裝一個系統。如果OEM的選擇是不包括設備或控制以降低成本，那么它自己就會有風險。重要因素包括：EDI預處理（進水水質控制）系統保護和控制容易操作的系統設計系統構成最少要求系統構成的選擇項（和益處）安全性設計系統優化取決于用戶的需求，有些系統可以優化到能以最低的基建成本，提供10M?.cm的水，有些系統可以優化到能提供最大的電阻率和最低的二氧化硅含量。EletropureEDI預處理理念EDI進水的預處理是非常的重要。模塊的壽命、模塊性能和模塊的維護頻率都取決于進水流中雜質的含量。預處理對于EDI的成功運行就像對于RO的成功運行一樣重要。見EDI進水規范部分。對EDI的進水進行更好的預處理可以使模塊的清洗頻率降到最低。這包括最少的有機物（TOC）污染、硬度（Ca+2）結垢和細小的顆粒。預處理水平主要由OEM的設計師和他們的用戶根據初期投資和運行成本來決定。Electropure公司相信一個簡單的EDI系統對于用戶是最好的系統.一個簡單的RO-EDI系統（沒有EDI濃水循環）可以避免額外的成本支出和使EDI更精致更可靠。ElectropureEDI模塊系統可以被設計為直接從RO進水，RO產水電導率為1-20μS/cm，正因為如此，可以設計和建設非常簡單的EDI系統。那種更復雜的系統有著濃水循環要求、電導率的控制、循環流量和壓力的平衡控制，這些要求有循環泵、閥門、電導率表、流量計或者軟化器。一個加鹽系統看起來似乎是有利于系統，但是這將要求有化學藥劑的維護和減弱了EDI“無化學藥品添加”的益處。在濃水循環中問題會復雜，包括所有離子的濃縮，如結垢性離子Ca+2、SO4-2、硅等，循環系統也會形成細菌的溫床從而要求設立紫外殺菌（UV，254nm）設施。EDI系統的保護與控制為保護EDI模塊，確保EDI模塊較長的壽命，采取一些系統保護措施是非常必要的。一些只是簡單的工程優化。最重要的是防止在模塊沒有水流的情況下施加電壓。違背這個原則，將導致對EDI模塊不可逆轉的損壞。關鍵的測量參數和報警條件是：極水流的流量高于最小值濃水流的流量高于最小值產水流的流量高于最小值RO運行正常RO電導率低于最大值溫度在限制范圍之內全部預處理合適（無報警）以下是典型的用于一個理想的RO-EDI系統的構成列表。除此之外，還有一張典型的單模塊系統的P&ID（工藝和儀表控制點圖）。對于多模塊系統，模塊被并聯連接并加電，其它的思想完全一樣。一個最佳EDI系統的構成描述這些描述和這部分隨后的圖紙有關。活性炭：從進水流中除去氯氣和一些氯胺，以保護反滲透膜、離子交換樹脂和離子選擇性膜不受化學氧化降解。它還能夠除去許多溶解有機物和殺蟲劑，防止它們通過反滲透膜而進入EDI模塊。軟化器：從進水流中除去硬的陽離子（Ca2+、Mg2+）以防止在RO或EDI中結垢。軟化后允許RO系統有較高的回收率。軟化后也允許進水流的pH值升高，使得二氧化碳和二氧化硅能更有效的從RO和EDI系統中除去。也可以除去促使PA薄膜和EDI中樹脂催化氧化的鐵和其它活性金屬。說明：在RO系統中使用化學阻垢劑會使透過RO膜的硬度增加，這些就會進入到EDI系統中，為了使EDI清洗頻率最小，那么EDI進水硬度應該最小。懸浮物過濾器：從進水流中除去不溶解物質，防止反滲透膜阻塞。去除氣體組件：為了得到高電阻率的高質量的純水，進水中的氣體也要除去。其中最主要的是除去CO2。低含量的CO2可以使EDI模塊更有效地去除SiO2。去除氣體模塊可以是一個氣體傳送膜單元，像：Liqui—Cel

eq\o\ac(○,R)

有膜脫氣系統。最好置于RO之后，但是也可以置于前面。這些可以作為一個選項從Electropure公司購買。反滲透系統：除去大多數溶解鹽和有機物。如果恰當維護，一個RO系統可以除去98~99%以上的離子和有機物質。恰當的預處理對于較低的維護頻率至關重要。RO膜最好用高脫鹽率復合膜（TFC）。反滲透將進水分成兩股水流成品水和濃縮水。只有成品水才能進入EDI模塊，RO濃縮水有太高的硬度和其它雜質離子。壓力調節器：用于調節供給反滲透膜以及EDI模塊上的壓力。壓力表：測量RO和EDI水流的工作壓力。參見最小和最大工作壓力參數。取樣閥：小的“測試閥”允許一個人在系統常規運行和故障狀態時采集水的樣品。建議從產水和濃水流中取樣，在多模塊系統中從每一個模塊采樣是最理想的。流量計：測量各種水流的流量。可以給控制器發送信號。流量開關：確保僅僅當有水流量時EDI才能供電，如果流過EDI模塊的流量太小或沒有水，它將引起系統關閉。這個可以由電源單元直接互鎖或是通過控制器互鎖。電導率表：測量并顯示從RO和EDI的各個部件出來的成品水的質量。RO的成品一般測量電導率或總溶解固體TDS，EDI產水一般測量電阻率（M?.cm）。傳感器#1：用于測量進入EDI組件的水的質量（電導率）。傳感器#2：用于測量EDI成品的質量（電阻率）。控制器：提供包括啟動和自動操作在內的系統控制。可以直接控制電源。可以包括EDI數字化控制以優化EDI性能。應該包括EDI流量過低時關斷電源的保護程序。應該在RO電導率高于設定值或EDI電阻率低于設定值時報警。在自動沖水模式中，應該能夠將RO的成品水轉換到下水道直到獲得初始電導率的品質這可以防止EDI的離子過載，減少EDI的維修頻率。可以按照用戶的要求增加其它的保護措施。可以跟工廠的主控制器進行通訊。電源供給：給EDI模塊提供直流（DC）電壓的電力源，應該有電流限制，并且能被系統控制器關斷。為保護EDI模塊，電源應在EDI模塊的任何水流的流量低于設定值時自動關斷。壓力調節閥：防止產生過大的預處理壓力的波動。XL系列EDI模塊：通過Electropure的電去離子技術來實現凈化的凈化器。它將RO產水分成兩股流體，EDI產水和EDI濃水流。只有很少的一部分(0.05gpm)EDI極水流入下水道。EDI模塊可以并到一塊兒運行以獲得更大的流量。EDI的濃水流可以重新送回到RO的進水中（選擇1），或者加以回收用作其它用途，或者經下水道排出（選擇2）。沒有必要將濃水進行循環一次性通過模塊可使系統簡化。EDI產水的壓力應比濃水的壓力高以防止反向泄露和品質降低。建議使用（隔膜閥或針形閥）閥門和轉子流量計測量EDI模塊的流量并對濃水和極水的流量加以控制。這使得下部流體的出口壓力降到最低。如果設置恰當，這些控制有助于最大限度提高效率。在一個系統的設計考慮中，注意任何反壓（或背壓）是都會對已淡化的產品水品質產生影響，并且，如果這種影響過大，就會損壞模塊，這一點是非常重要的。氣體排放：注意極水廢液中含有水和氣體。氣體包括Cl2(大部分溶解)、H2和O2。這些氣體必須被安全排出。這是OEM和用戶的職責。注意到H2的爆炸極限水平（LEL）為4%，所以這種氣體必須分散，加以稀釋。正常的安全范圍是LEL水平為25%，或低于1%。一個EDI模塊的P&ID設計P&ID中EDI模塊的符號至今仍未確定。以下是推薦使用的符號。這種符號與RO組件的符號相似，又能反映出模塊之間的幾種連接關系和EDI模塊的電氣特性。這種符號在P&ID中可按下面的方式進行連接：產品水淡水進水濃水出水極水出水濃水進水極水進水

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圖3：一個簡單EDI系統的P&ID圖

多模塊設計多個模塊可以并列安裝到一個框架內，以獲得較高的流量系統。這種設計思想實際上可以獲得的流量是沒有限制的。所有的同種型號的Electropure模塊有著相似的水力學原理。正因為如此，可以采用單管道系統對進水、濃水和極水裝上支管來給各個模塊供水。模塊之前的壓力降差異應該是小于±15%。然而，這種多支管的設計應該使所有模塊的進水口壓力相同，從而得到相同的進水速率。在可能的地方，多個支管要保持對稱。Electropure建議，這些支管的尺寸要稍微大一些，以使各個支管中的壓力降達到最低。在每個模塊上最好還要裝上流量開關，這樣在達到報警條件（上面）時能夠報警。當然，也可以在流入模塊的三個主要的進水處只裝一個流量開關。如果是更多的模塊數量，應該在每一類水流中安裝獨立的流量開關。電壓可以并列加到每個模塊上。一個直流（DC）電源或一個電壓可控硅整流器可以同時驅動多個模塊。建議作為監視設備，每個模塊的電流應該可以測量。對于單個模塊來說，限流特性可以對模塊起到保護作用；對于共用一個電源的多模塊系統，對于每個模塊應該安裝保險絲并能單獨報警。每個模塊出口（濃水和產水）的取樣閥（Testcock）有助于判斷框架上每個模塊的性能。帶有二級RO系統的設計帶有二級RO聽起來好象是EDI產水品質提高的一個優點，這其中有一個設計上的錯覺。一般而言，RO-RO-EDI的性能并不一定能象RO-EDI那樣好。典型的二級RO系統的電導率常常低于1-2微西門子，進入到濃水/極水中的水的電導特性不夠，所以模塊電阻會上升，電流會下降。模塊就不能將離子從主進水流（穿過膜）中遷移到濃水中，產品水的品質也會受到影響。如果RO的水電導率小于2μS/cm，濃水的進水電導率應設計在10~100μS/cm范圍內，使濃水出水電導率達到40~100μS/cm的理想值。在系統中的物質平衡可從通過濃水進出口濃度和回收率進行計算。為了優化帶有二級RO-EDI系統，可以采用好幾種系統設計方案：從第一級RO（>20μS/cm）產水中給濃水和極水供水，或者從二級RO（>20μS/cm）進水，選擇取決于電導率。在濃水和極水中加鹽（NaCl，優良的鹽），大約維持電導率在10~100μS/cm以達到在濃水出水口電導率為40~100μS/