雙極膜電去離子技術(shù)制備高純水的研究.pdf

1、電去離子技術(shù)（EDI）因其運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡便，環(huán)境友好等特點(diǎn)，是現(xiàn)有高純水制備的主流技術(shù)之一。然而，常規(guī) EDI在運(yùn)行過程中亦存在一些不足，尤其對弱電解質(zhì)的去除率相對較低。為了解決這一問題，將雙極膜（BM）引入到常規(guī)EDI中，構(gòu)建了新型雙極膜電去離子（BMEDI）裝置，本研究利用其對含一定弱電解質(zhì)硅的原水進(jìn)行深度脫鹽制備高純水，并對過程工藝及優(yōu)化進(jìn)行探索。
　　先后設(shè)計(jì)了兩種不同構(gòu)型的BMEDI實(shí)驗(yàn)?zāi)ざ?，首先以一?jí)RO水（電導(dǎo)率8

2、-10μS·cm-1）為進(jìn)水，采用BMEDI-I構(gòu)型考察了離子交換膜材料，樹脂形態(tài)，同名離子遷移等對產(chǎn)水電阻率的影響。并對該構(gòu)型用于生產(chǎn)高純水的可行性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論分析。結(jié)果表明：使用某國產(chǎn)均相膜較國產(chǎn)異相膜、某進(jìn)口均相膜的效果好，實(shí)驗(yàn)條件下其產(chǎn)水電阻率為6.3 MΩ·cm；隔室內(nèi)填充預(yù)先再生樹脂較填充未再生樹脂的BMEDI-I的長時(shí)間運(yùn)行效果相差不大；同名離子的遷移對產(chǎn)水電阻率的影響較小。研究中發(fā)現(xiàn)，淡室產(chǎn)水的pH值一直呈堿性(pH

3、=9.3)，在優(yōu)化的條件下，產(chǎn)水的電阻率最高僅8.2 MΩ·cm，不能滿足工業(yè)及實(shí)驗(yàn)室對高純水的使用要求。
　　為了進(jìn)一步提高產(chǎn)水水質(zhì)，對BMEDI-I構(gòu)型進(jìn)行改進(jìn)，在膜堆中增加兩后置混床離子交換樹脂隔室，并在其中交替設(shè)置常規(guī)陰陽離子交換膜，構(gòu)成膜堆構(gòu)型BMEDI-II。同樣以一級(jí)RO水為進(jìn)水，對比分析了BMEDI-II與常規(guī)一級(jí)兩段EDI在不同膜堆電流條件下的產(chǎn)水效果。結(jié)果表明，在膜堆電流低于0.08A時(shí)，BMEDI-II膜堆具

4、有更高的產(chǎn)水水質(zhì)，且其膜堆電阻較常規(guī)EDI更低。
　　在上述工作基礎(chǔ)上，以實(shí)驗(yàn)室自產(chǎn)高純水和一定質(zhì)量的硅酸鈉來配置不同Si含量的水為膜堆進(jìn)水，進(jìn)一步考察BMEDI-II構(gòu)型的膜堆和常規(guī)一級(jí)兩段EDI膜堆對原水中Si的去除效果?？疾炝四ざ央娏鲗烧吖枞コ室约斑M(jìn)水硅含量對產(chǎn)水電阻率的影響。在進(jìn)水Si含量為0.5、1.0、1.5、2.0mg·L-1條件下，分別采用BMEDI-II和常規(guī)EDI，連續(xù)運(yùn)行30h。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩者的硅去除率均

5、隨進(jìn)水硅濃度的增加而下降，但 BMEDI-II構(gòu)型的產(chǎn)水水質(zhì)和除 Si效果均優(yōu)于常規(guī)EDI過程。當(dāng)進(jìn)水Si濃度為1.5 mg·L-1時(shí)，BMEDI-II的Si去除率和產(chǎn)水電阻率分別為94.65％和15.0MΩ·cm，而常規(guī)EDI的則已下降至61.25%和10MΩ·cm。
　　與常規(guī)EDI構(gòu)型相比，BMEDI-II構(gòu)型可耐受最高進(jìn)水Si含量1.5mg·L-1而穩(wěn)制取電阻率15MΩ·cm以上的高純水，對工業(yè)及實(shí)驗(yàn)室超純水的制備具有重要