一、系統簡介

EDI(Electrodeionization)是一種將離子交換技術、離子交換膜技術和離子電遷移技術相結合的純水制造技術。它巧妙的將電滲析和離子交換技術相結合，利用兩端電極高壓使水中帶電離子移動，并配合離子交換樹脂及選擇性樹脂膜以加速離子移動去除，從而達到水純化的目的。

因而，這里的EDI系統是一種純水制造系統。在EDI除鹽過程中，離子在電場作用下通過離子交換膜被清除。同時，水分子在電場作用下產生氫離子和氫氧根離子，這些離子對離子交換樹脂進行連續再生，以使離子交換樹脂保持最佳狀態。

EDI超純水設備制造超純水的歷史進程可分為三個階段：第一階段，預處理過濾器-->陽床-->陰床-->混合床；第二階段，預處理過濾器-->反滲透-->混合床；目前階段：預處理過濾器-->反滲透-->EDI(無需酸堿) 。近幾十年以來，混床離子交換技術一直作為超純水制備的標準工藝。由于其需要周期性再生，且再生過程中消耗大量的化學藥品（酸堿）和工業純水，并造成一定的環境問題，因此需要開發無酸堿超純水系統。 正因為傳統的離子交換技術已經越來越無法滿足現代工業和環保的需求，于是將膜、樹脂和電化學原理相結合的EDI技術成為水處理技術的一場革命。其離子交換樹脂的的再生使用的是電能，而不再需要酸堿，因而更符合當今世界的環保要求。

二、工作原理

電去離子（EDI）系統主要是在直流電場的作用下，使隔板間的水中電介質離子發生定向移動，利用交換膜對離子的選擇透過作用來對水質進行提純的一種科學的水處理技術。在電滲析器的一對電極之間，通常由陰膜、陽膜和隔板（甲、乙）多組交替排列，構成濃室和淡室（即陽離子可透過陽膜，陰離子可透過陰膜）。淡室水中陽離子向負極遷移透過陽膜，被濃室中的陰膜截留；水中陰離子向正極方向遷移透過陰膜，被濃室中的陽膜截留。這樣，通過淡室的水中離子數逐漸減少，成為淡水；而濃室的水中，由于陰陽離子不斷涌進，電介質離子濃度不斷升高，成為濃水，從而達到淡化、提純、濃縮或精制的目的。

三、系統特點

EDI 系統在制藥、半導體、電力和表面清洗等工業中得到了大力的發展，同時在廢水處理、飲料及微生物等領域也得到廣泛使用。

EDI 設備是應用在反滲透系統之后，取代傳統的混床離子交換技術（MB - DI）生產穩定的超純水。EDI 技術與混合離子交換技術相比有如下優點：

①水質穩定；

②容易實現全自動控制；

③不會因再生而停機；

④不需化學再生；

⑤運行費用低；

⑥廠房面積小；

⑦無污水排放。

EDI 工作原理：EDI 模塊將離子交換樹脂充夾在陰/陽離子交換膜之間形成 EDI 單元。EDI 模塊中將一定數量的 EDI 單元間用格板隔開，形成濃水室和淡水室。又在單元組兩端設置陰/陽電極。在直流電的推動下，淡水室水流中的陰陽離子分別穿過陰陽離子交換膜進入到濃水室而在淡水室中去除，通過濃水室的水將離子帶出系統，成為濃水。EDI 設備一般以二級反滲透（RO）純水作為 EDI 給水。RO 純水電阻率一般是 40 - 2μS/cm（25℃），EDI 純水電阻率可以高達 18 MΩ·cm（25℃）。但是根據去離子水用途和系統配置設置，EDI 超純水適用于制備電阻率要求在 1 - 18.2MΩ·cm（25℃）的純水。

四、系統運行

1. 影響運行因素

(1) EDI 進水電導率的影響

在相同的操作電流下，隨著原水電導率的增加，EDI 對弱電解質的去除率減小，出水的電導率也增加。如果原水電導率低，則離子的含量也低，而低濃度離子使得在淡室中樹脂和膜的表面上形成的電動勢梯度也大，導致水的解離程度增強，極限電流增大，產生的 H⁺和 OH⁻的數量較多，使填充在淡室中的陰、陽離子交換樹脂的再生效果良好。

(2) 工作電壓—電流的影響

工作電流增大，產水水質不斷變好。但如果在增至最高點后再增加電流，由于水電離產生的 H⁺和 OH⁻離子量過多，除用于再生樹脂外，大量富余離子充當載流離子導電，同時由于大量載流離子移動過程中發生積累和堵塞，甚至發生反擴散，結果使產水水質下降。

(3) 濁度、污染指數（SDI）的影響

EDI 組件產水通道內填充有離子交換樹脂，過高的濁度、污染指數會使通道堵塞，造成系統壓差上升，產水量下降。

(4) 硬度的影響

如果 EDI 中進水的殘存硬度太高，會導致濃縮水通道的膜表面結垢，濃水流量下降，產水電阻率下降，影響產水水質，嚴重時會堵塞組件濃水和極水流道，導致組件因內部發熱而毀壞。

(5) TOC（總有機碳）的影響

進水中如果有機物含量過高，會造成樹脂和選擇透過性膜的有機污染，導致系統運行電壓上升，產水水質下降。同時也容易在濃縮水通道形成有機膠體，堵塞通道。

(6) 進水中 CO₂的影響

進水中 CO₂生成的 HCO₃⁻是弱電解質，容易穿透離子交換樹脂層而造成產水水質下降。

(7) 總陰離子含量（TEA）的影響

高的 TEA 將會降低 EDI 產水電阻率，或需要提高 EDI 運行電流，而過高的運行電流會導致系統電流增大，極水余氯濃度增大，對極膜壽命不利。

另外，進水溫度、pH 值、SiO₂以及氧化物亦對 EDI 系統運行有影響。

2. 進水水質控制

(1) 進水電導率的控制

嚴格控制前處理過程中的電導率，使 EDI 進水電導率小于 40μS/cm，可以保證出水電導率合格以及弱電解質的去除。

(2) 工作電壓—電流的控制

系統工作時應選擇適當的工作電壓—電流。同時由于 EDI 凈水設備的電壓—電流曲線上存在一個極限電壓—電流點的位置，與進水水質、膜及樹脂的性能和膜對結構等因素有關。為使一定量的水電離產生足夠量 H⁺和 OH⁻離子來再生一定量的離子交換樹脂，選定的 EDI 凈水設備的電壓—電流工作點必須大于極限電壓—電流點。

(3) 進水 CO₂的控制

可在 RO 前加堿調節 pH，最大限度地去除 CO₂，也可用脫氣塔和脫氣膜去除 CO₂。

(4) 進水硬度的控制

可結合除 CO₂，對 RO 進水進行軟化、加堿；進水含鹽量高時，可結合除鹽增加一級 RO 或納濾。

(5) TOC 的控制

結合其他指標要求，增加一級 RO 來滿足要求。

(6) 濁度、污染指數的控制

濁度、污染指數是 RO 系統進水控制的主要指標之一，合格的 RO 出水一般都能滿足 EDI 的進水要求。

(7) Fe 的控制

運行中控制 EDI 進水的 Fe 低于 0.01mg/L。如果樹脂已經發生了“中毒”，可以用酸溶液作復蘇處理，效果比較好。