论文部分内容阅读
电去离子技术(EDI)因其运行稳定,操作简便,环境友好等特点,是现有高纯水制备的主流技术之一。然而,常规 EDI在运行过程中亦存在一些不足,尤其对弱电解质的去除率相对较低。为了解决这一问题,将双极膜(BM)引入到常规EDI中,构建了新型双极膜电去离子(BMEDI)装置,本研究利用其对含一定弱电解质硅的原水进行深度脱盐制备高纯水,并对过程工艺及优化进行探索。 先后设计了两种不同构型的BMEDI实验膜堆,首先以一级RO水(电导率8-10μS·cm-1)为进水,采用BMEDI-I构型考察了离子交换膜材料,树脂形态,同名离子迁移等对产水电阻率的影响。并对该构型用于生产高纯水的可行性进行了实验和理论分析。结果表明:使用某国产均相膜较国产异相膜、某进口均相膜的效果好,实验条件下其产水电阻率为6.3 MΩ·cm;隔室内填充预先再生树脂较填充未再生树脂的BMEDI-I的长时间运行效果相差不大;同名离子的迁移对产水电阻率的影响较小。研究中发现,淡室产水的pH值一直呈碱性(pH=9.3),在优化的条件下,产水的电阻率最高仅8.2 MΩ·cm,不能满足工业及实验室对高纯水的使用要求。 为了进一步提高产水水质,对BMEDI-I构型进行改进,在膜堆中增加两后置混床离子交换树脂隔室,并在其中交替设置常规阴阳离子交换膜,构成膜堆构型BMEDI-II。同样以一级RO水为进水,对比分析了BMEDI-II与常规一级两段EDI在不同膜堆电流条件下的产水效果。结果表明,在膜堆电流低于0.08A时,BMEDI-II膜堆具有更高的产水水质,且其膜堆电阻较常规EDI更低。 在上述工作基础上,以实验室自产高纯水和一定质量的硅酸钠来配置不同Si含量的水为膜堆进水,进一步考察BMEDI-II构型的膜堆和常规一级两段EDI膜堆对原水中Si的去除效果。考察了膜堆电流对两者硅去除率以及进水硅含量对产水电阻率的影响。在进水Si含量为0.5、1.0、1.5、2.0mg·L-1条件下,分别采用BMEDI-II和常规EDI,连续运行30h。结果发现,两者的硅去除率均随进水硅浓度的增加而下降,但 BMEDI-II构型的产水水质和除 Si效果均优于常规EDI过程。当进水Si浓度为1.5 mg·L-1时,BMEDI-II的Si去除率和产水电阻率分别为94.65%和15.0MΩ·cm,而常规EDI的则已下降至61.25%和10MΩ·cm。 与常规EDI构型相比,BMEDI-II构型可耐受最高进水Si含量1.5mg·L-1而稳制取电阻率15MΩ·cm以上的高纯水,对工业及实验室超纯水的制备具有重要应用价值。