Elektrodejonizacja (EDI)

Lenntech oferuje kompletne systemy EDI dostosowane do wymagań klienta!

Co to jest EDI?

Do produkcji wody o wysokiej jakości tradycyjnie używa się kombinacji separacji przy udziale membran oraz procesu wymiany jonowej. EDI to proces, który łączy w sobie technologię membran półprzepuszczalnych z zastosowaniem wymienników jonowych, w celu przeprowadzenia procesu demineralizacji o wysokiej wydajności.

W procesie elektrodializy zastosowany zostaje prąd elektryczny oraz specjalnie przygotowane membrany, które są półprzepuszczalne dla jonów zależnie od ich ładunku elektrycznego. W procesie elektrodializy, potencjał elektryczny powoduje transport oraz segregację naładowanych jonów. Prąd elektryczny jest używany do ciągłej regeneracji żywicy jonowymiennej, eliminując w ten sposób potrzebę okresowej regeneracji.   

EDI stosuje się w produkcji wody o wysokiej jakości używanej w różnych procesach. W procesie EDI zużywane jest mniej niż 95% związków chemicznych stosowanych w konwencjonalnym procesie wymiany jonowej. W procesie EDI połączenie systemu membran oraz działania prądu elektrycznego pozwala na eliminację zużycia milionów galonów kwasu oraz żrących związków chemicznych, wymaganych co dziennie w konwencjonalnej metodzie.

Jak działa EDI? 

Zestaw EDI ma podstawową strukturę systemów używanych w procesie dejonizacji. Zawiera ona żywicę jonowymienną, znajdującą się pomiędzy membraną kationo-wymienną oraz aniono-wymienną. Jedynie jony mogą przechodzić przez membranę, woda jest zatrzymywana.    

Kiedy strumień wody dostaje się do przedziału wypełnionego żywicą (gdzie zachodzi rozcieńczanie), rozpoczyna się kilka procesów. Silnie naładowane jony są "zmiatane" ze strumienia wody dostarczanej do oczyszczenia poprzez żywicę o podłożu mieszanym. Pod wpływem silnego bezpośrednio działającego pola elektrycznego, naładowane jony są następnie "wyciągane" z żywicy i przenoszone w kierunku odpowiedniej, przeciwnie naładowanej elektrody. W ten sposób te silnie naładowane jony są stale usuwane i przenoszone do sąsiednich przedziałów gdzie zachodzi koncentracja.  Kiedy jony przemieszczają się w kierunku membrany, przechodzą przez przedział gdzie zachodzi koncentracja ( patrz rysunek poniżej), ale nie mogą dotrzeć do elektrod. Są one zatrzymywane przez sąsiednią selektywną membranę.

Ponieważ silnie naładowane jony są usuwane ze strumienia wody, przewodność elektryczna strumienia staje się niska. Zaaplikowany silny potencjał elektryczny wywołuje rozpad cząsteczek wody na powierzchni żywicy, powodując powstanie jonów wodoru oraz jonów hydroksylowych. Działają one stale jako odczynniki regenerujące żywicy jonowymiennej. Zregenerowana żywica pozwala na jonizację neutralnych lub słabo naładowanych elementów, takich jak dwutlenek węgla czy krzemionka. Po jonizacji zachodzi ich usuwanie przy udziale prądu i membran jonowymiennych.  

Reakcje jonizacji zachodzące w żywicy powodujące usuwanie słabo naładowanych elementów  przedstawione są poniżej: 

CO₂ + OH^- ==> HCO₃^-
HCO₃^- + OH^- ==> CO₃^2-
SiO₂ + OH^- ==> HSiO₃^-
H₃BO₃ + OH^- ==> B(OH)₄^-
NH₃ + H⁺ ==> NH₄⁺

Zastosowania:

EDI jest odpowiednią metodą dla każdego zastosowania, które wymaga stałego i wydajnego usuwania zanieczyszczeń z wody bez użycia niebezpiecznych związków chemicznych. Niektóre przykłady zastosowań to:

• Ponowne używanie wody w procesach produkcji żywności i napojów
• Przemysł chemiczny
• Biotechnologia
• Przemysł elektroniczny
• Przemysł kosmetyczny
• Laboratoria
• Przemysł farmaceutyczny
• Woda dostarczana do bojlerów
• Redukcja jonizujących SiO₂ i TOC (całkowity węgiel organiczny)

Instalacje jednostek EDI są godne zaufania i zapewniają klientowi produkcję wody o wysokiej jakości używanej zarówno w elektociepłowniach jak i w produkcji mikroprocesorów. Produkowana woda osiąga albo nawet przewyższa wymagania klienta. Dodatkowo, przy czyszczeniu membran rozcieńczonym strumieniem, jakość strumienia wody zostaje całkowicie odzyskana.  

Zalety

Jako alternatywa dla bardziej tradycyjnych metod wymiany jonowej do produkcji wody o wysokiej jakości, EDI jest bardziej wydajna energetycznie oraz korzystniejsza pod względem kosztów operacyjnych. Poprzez eliminację okresowej regeneracji żywicy jonowymiennej, proces ten ma również zalety w stosunku do wymagań ochrony środowiska, unikając przetwarzania i obsługi kwasów oraz żrących związków chemicznych stosowanych w metodach tradycyjnych.

Niektóre zalety, które posiada EDI w porównaniu do konwencjonalnych systemów wymiany jonowej to:

• Proste i ciągłe działanie

• Eliminacja regeneracji przy udziale związków chemicznych

• Wydajne ekonomiczne działanie systemu i jego utrzymanie

• Niskie zużycie energii

• Bardziej przyjazna dla środowiska; system bezpieczny i godny zaufania

• Wymaga mało automatycznych zaworów lub skomplikowanych sekwencji kontrolujących, które muszą być nadzorowane 

• Zajmuje mało przestrzeni

• Produkuje wodę o wysokiej jakości w ciągłym strumieniu

• Zapewnia całkowite usunięcie nieorganicznej substancji rozpuszczonej

• W kombinacji z oczyszczaniem wstępnym przy udziale osmozy odwróconej, usuwa z wody ponad 99.9% jonów

Wady

• EDI nie może być stosowana dla wody o twardości powyżej 1, ponieważ węglan wapnia spowodowałby powstanie "zaschnięcia" w przedziale gdzie zachodzi koncentracja, zakłócając działanie systemu

• Wymaga oczyszczania wstępnego

• Dwutlenek węgla swobodnie przejdzie przez membrany odwróconej osmozy, dysocjując i podnosząc przewodność wody. Każdy gatunek jonu powstały z gazowego dwutlenku węgla obniży oporność wody produkowanej w procesie EDI. Problem CO₂ w wodzie jest zwykle eliminowany na dwa sposoby: pH może zostać dostosowane w celu możliwości odrzucenia gatunków jonów przez membrany odwróconej osmozy lub dwutlenek węgla może zostać usunięty z wody w tak zwanym procesie "stripping"

Skontaktuj się z nami jeśli jesteś zainteresowany systemami EDI.

Powiązane technologie

Wymiana jonowa

Osmoza odwrócona