E-Cell MK-3 EDI连续电去离子技术原理介绍.ppt

1、GE節能減碳超純水系統 E-Cell MK-3 EDI連續電去離子技術原理介紹,Tim Cheng 鄭力升 Oct 8 2008,超純水系統去離子脫鹽技術的發展,MK3 EDI,Pretreatment 預處理,Cation IX 陽離子交換樹脂,Acid 酸,Caustic 鹼,Anion IX 陰離子交換樹脂,Mixed Bed 混床,Pretreatment 預處理,R.O. 逆滲透,Mixed Bed 混床,Caustic 鹼,Acid 酸,Pretreatment 預處理,R.O. 逆滲透,連續電去離子技術,To Save Space,Chemical Free,EDI是什麼?,ED

2、I(Electrodeionization)中文全稱“連續電去離子技術”, 其主要用於替代傳統混床技術.EDI 技術是離子化物質在電場的作用下,透過導電物質從產水中遷移出去,以達到生產高純水的過程.,陰/陽離子交換膜 濃水室流道 陰/陽電極 陰/陽離子交換樹脂,E-Cell EDI 架構組成:,陰極板,陰離子交換膜,濃水室,陽離子交換膜,淡水室,E-Cell 膜塊分解圖:,Mobile Counter Cations,Water-Filled Passage,Fixed Anion Sites,Polymer Support Structure,S O,-,O,O,S O,-,O,O,S O,

3、-,O,O,Na,+,Na,+,Na,+,Mobile Counter Anions,Water-Filled Passage,Fixed Cation Sites,Polymer Support Structure,陽離子交換膜,陰離子交換膜,陰/陽離子交換膜,Mobile Counter Anions,Water-Filled Passage,Fixed Cation Sites,Polymer Support Structure,陰離子交換膜,陰離子交換膜,Mobile Counter Cations,Water-Filled Passage,Fixed Anion Sites,Poly

4、mer Support Structure,S O,-,O,O,S O,-,O,O,S O,-,O,O,Na,+,Na,+,Na,+,陽離子交換膜,陽離子交換膜,HCO3-,- - - -,Cathode陰極 (-),+ + + +,Anode陽極 (+),SiO2,CO2,Na+,SO4=,Cl-,Ca+,GE Ecell MK3 EDI工作原理,EDI去水中鹽分可分為兩個階段: 第一階段: 強電離性離子遷移時段(高鹽分區域) 第二階段: 弱電離性物質電離時段(低鹽分區域),EDI工作原理,第一階段:強電離性離子遷移階段,樹脂呈飽和狀態. 強電離性離子在樹脂表面可控制的擴散. 離子透過擴散從

5、水中擴散進樹脂中. 離子在電場作用下,沿樹脂表面運動. 離子到達並穿過離子交換膜進入濃水室.,第二階段:弱電離性物質電離階段,樹脂呈H+ 或OH-狀態 透過電離回應,去除水中弱電離性物質(弱酸,弱鹼) CO2 + OH- - HCO3- pKa = 6.4 HCO3- + OH- - CO3= pKa =10.3 SiO2 + OH- - HSiO3- pKa = 9.8 H3BO3 + OH- - B(OH)4- pKa = 9.2 NH3 + H+ - NH4+ pKa = 9.2,離子交換過程,陽離子 樹脂,陰離子 樹脂,Na+,Cl-,H+,OH-,H2O,+,淡水室,陽樹脂,陰樹脂,

6、陽離子交換膜,陰離子交換膜,OH-,OH-,Cl-,Na+,H+,H+,OH-,H+,淡水室 離子遷移,陽樹脂,陰樹脂,OH-,H2O,H+,Na+,Cl-,OH-,H+,淡水室-水分子的裂解 電流13A. 系統運行能耗更低：0.13 to 0.4 kWhr/m3,MK-3的優點,MK-2E 流程圖,產水出,電極水排放,濃水排放,濃水補充,進水,MK-3 流程圖,產水出,極水排放,濃水排放,濃水入口,進水,Feed 進水,HSiO3-,CO3=,OH-,H+,Cl-,SO4=,NO3-,HCO3-,-,Anion Membrane 陰離子交换膜,Cation Membrane,Na+,Ca+,

7、Mg+,Na+,Anion Membrane,Cation Membrane 陽離子交换膜,Ca+,Mg+,Na+,H+,Concentrate,Anode 陽極(+),Cathode 陰極(-),Concentrate 濃水,HSiO3-,CO3=,OH-,Cl-,NO3-,HCO3-,HSiO3-,SO4=,H+,MK3 EDI 工作原理,濃水,Anode Waste 陽極廢水,High Purity Water 超纯水,High Purity Water 超纯水,Cathode Waste 陰極廢水,淡水入口,濃水進口,淡水出口,淡水冲洗口,MK3 E-CELL,濃水排放,電極水出口,M

8、K-3 Schematic,GE MK3 EDI模組的發明並不相同,其他品牌的EDI濃水室樹脂结構會導致CO2, 從濃水室擴散回淡水室，有可能導致產水水質下降。,Taken from IWC paper given by Dr. John Barber in 2007. IWC 07-42 引用國際水會議文章， John Barber博士，2007年 國際水會議 07-12,濃水,淡水,淡水,GE MK-3 EDI 樹脂的结構（專利申請中）,機械設計和樹脂的排列對於模組的性能有很大的影響，MK-3濃水室的结構能將預防CO2 擴散回淡水室,Taken from IWC paper given by Dr. John Barber in 2007. IWC 07-42 引用國際水會議文章， John Barber博士，2007年 國際水會議 07-12,濃水,淡水,淡水,結論,GE