一、EDI模块的基本原理

电去离子（Electrodeionization, EDI）是一种结合电渗析（ED）与离子交换（IX）技术的先进脱盐工艺，用于制备超纯水（电阻率≥18.2 MΩ·cm）。其核心是通过直流电场驱动离子迁移，并利用离子交换树脂再生能力实现连续运行，无需化学再生剂。

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一，EDI模块的运行过程详解

1. 进水预处理阶段

• 水质要求：
  • 电导率：≤10 μS/cm（通常为反渗透RO产水）
  • TOC（总有机碳）：≤0.5 ppm
  • 硬度：接近零（避免结垢）
• 关键步骤：
  • 过滤：去除悬浮物、颗粒物（多介质过滤器+保安过滤器）。
  • 软化/阻垢：防止EDI膜堆结垢（可选钠离子交换器或阻垢剂投加）。
  • pH调节：维持中性（pH 6.5~7.5），避免酸碱腐蚀或影响树脂性能。

2. EDI模块内部工作流程

EDI模块由淡水室、浓水室和极水室组成，其核心过程如下：

1. 离子迁移：
   • 进水（含微量离子）进入淡水室，其中的阳离子（如Na⁺、Ca²⁺）被吸引向负极，阴离子（如Cl⁻、SO₄²⁻）被吸引向正极。
   • 离子通过选择性离子交换膜（阳膜/阴膜）迁移至浓水室。
2. 树脂再生：
   • 淡水室内填充混合离子交换树脂（阳树脂+阴树脂），在直流电场作用下：
     • 树脂上的H⁺和OH⁻不断再生，替代被迁移走的离子，维持树脂交换能力。
   • 关键区别于传统混床：无需化学再生，实现连续运行。
3. 极水室作用：
   • 极水室收集电极反应产生的气体（H₂、O₂）和少量离子，需定期排放以防止污染。

3. 产水与浓水排放

• 产水：淡水室流出的水为高纯水，电阻率可达15~18.2 MΩ·cm。
• 浓水：含高浓度离子，需排放（通常占进水量的5%~15%，具体取决于系统设计）。

4. 电场驱动与能量消耗

• 电压与电流：EDI模块需施加直流电压（0.5~1.5 V/cell），电流密度取决于进水水质和模块设计。
• 能耗：典型值为0.05~0.15 kWh/m³（远低于蒸馏法）。

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二，EDI模块运行的关键控制参数

1. 进水水质监控：
   • 电导率、TOC、硬度、SiO₂（二氧化硅）等指标需稳定达标。
2. 电流与电压调节：
   • 根据进水水质调整电场强度，避免过载或欠载。
3. 温度控制：
   • **运行温度为20~30℃（温度升高可提高离子迁移速率，但过高会加速树脂降解）。
4. 压力平衡：
   • 淡水室压力略高于浓水室，防止浓水倒流污染淡水。

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三，常见故障与维护措施

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四，EDI模块的优势与局限性

• 优势：
  • 连续运行，无需化学再生，降低运行成本。
  • 产水水质稳定，无酸碱废液排放（环保）。
  • 模块化设计，易于扩展和维护。
• 局限性：
  • 对进水水质要求高（尤其SiO₂和有机物）。
  • 初始投资成本较高（但长期节省化学试剂费用）。

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五，应用场景

• 半导体制造、制药、电子行业超纯水制备。
• 实验室高精度分析用水。
• 电力、化工行业的循环冷却水补给。

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