|
Электродеионизация (ЭДИ, EDI ) – это процесс непрерывной деминерализации воды с использованием ионообменных смол, ионоселективных мембран и постоянного электрического поля. Основной движущей силой процесса ЭДИ является разность потенциалов электрического поля по обе стороны межмембранного канала, заполненного ионообменной смолой. Именно разность потенциалов обеспечивает перенос растворенных ионов из потока воды через ионоселективные мембраны и одновременно – непрерывную регенерацию ионита.
С 1960–70 гг. проводились работы по использованию электродиализа для глубокого обессоливания воды [227–237, 246, 247]. Поскольку это процесс чрезвычайно энергоемкий и малопроизводительный, для его реализации были применены аппараты с засыпкой в пространство между мембранами камер обессоливания смешанного слоя из сильнокислотного катионита и сильноосновного анионита. Очищаемая вода проходит через слой смеси ионитов и обессоливается. Одновременно под действием электрического тока иониты регенерируются. Важнейшей задачей создателей таких установок было обеспечение равенства скоростей насыщения ионитов и их регенерации. При обессоливании природной воды с солесодержанием в сотни мг/л этого достигнуть не удалось. В СССР и РФ такие работы не вышли из стадии экспериментов, хотя первая опытная установка очистки жидких радиоактивных отходов производительностью 100 м3 в сутки была создана еще в 1967 г . [247].
В настоящее время ряд зарубежных фирм предлагает аппараты нового поколения – так называемые электродеионизаторы непрерывного действия ( EDI ) – например, серия E - CELL фирмы «Osmonics», входящей в компанию GE (США), серия Ionpure фирмы «Ionpure», аппараты нескольких типов, разработанные компанией «Omexell », входящей в «Dow Chemichal » и др. [248–251].
Принципиально новым является выбор области применения – глубокая доочистка предварительно обессоленной воды для нужд промышленной энергетики, микроэлектронной промышленности и медицины. Исходной водой для ЭДИ является обессоленная вода после обработки на установках обратного осмоса с солесодержанием менее 15–20 мг/л, следовыми количествами взвесей, солей жесткости, железа, марганца и свободного хлора. Основными загрязнителями являются ионы натрия и хлора, имеющие минимальное сродство к ионитам и легко вытесняемые из них. В этих условиях скорость электрохимической регенерации смеси ионитов, находящихся между мембранами, сопоставима со скоростью сорбции солей ионитами. В результате при отсутствии труднорегенерируемых компонентов (солей жесткости, железа, марганца) процесс протекает в равновесных условиях без загрязнения ионитов. При конверсии 90–95 % очищенная вода имеет удельное сопротивление на уровне 15–18 МОм·см.
В настоящее время основной технологией производства ультрачистой воды, по качеству приближающейся к теоретическому пределу 18,2 МОм·см, является деионизация смешанным слоем ионита. Даже ионы слабых электролитов, таких как СО2 и SiO2 удаляются в смешанном слое до уровня нескольких мкг/л, а сильные электролиты – до уровня сотых долей мкг/л. Одним из недостатков ионообменной технологии со смешанным слоем является применение концентрированных кислот и щелочей для регенерации ионитов.
Электродеионизация является безреагентной альтернативой для замены ионного обмена в производстве высокоомной воды. |
