无膜EDI深度净化脱碳RO产水研究

摘要

无膜电去离子技术(MFEDI)是一项新型的高纯水制备技术。论文首次提出了反渗透/除碳器/无膜电去离子(RO/D/MFEDI)制备高纯水工艺，并对其进行了研究，主要内容包括:对比RO/D/MFEDI系统和RO/MFEDI系统的制备高纯水能力以及MFEDI的电再生效果，对RO/D/MFEDI系统的稳定性进行考察。以系统能耗为考察标准，选择MFEDI装置的最佳树脂组合和床层结构。考察最优树脂组合和床层结构下MFEDI的电再生性能。
　　研究结果表明，相比于RO/MFEDI，RO/D/MFEDI工艺中的MFEDI具有更好的处理能力以及更强的电再生性能。RO/D/MFEDI工艺在持续运行了350h，以自来水为原水，进水电导率为160～200μs/cm，制得33650L高纯水时，产品的电导率为0.058～0.060μs/cm。MFEDI的电再生电压在840～880V之间保持稳定，再生液电导率保持在45～50μs/cm，pH维持在6～6.5。RO/D/MFEDI系统具有较强的运行稳定性。
　　研究发现，在高速运行的RO/D/MFEDI系统中，强酸强碱树脂层(650C-550A)决定着MFEDI整体性能。当650C-550A配比为1∶1.75，层高为30cm，再生电流密度为200A/m2，再生流速为35m/h时，MFEDI系统具有90％的水回收率，再生液的浓缩倍数达到10倍，达到最低的能耗0.45 kWh/m3。且在此条件下运行的MFEDI，再生电压保持稳定，树脂中吸收的阳离子和阴离子均能得到较好的再生。其中较易再生的Na+、NO3-浓缩倍数可达到10倍，较难再生的Ca2+、HCO3-的浓缩倍数也能达到9倍。在水回收率为90％的条件下，Na+、NO3-可实现进出的物料平衡，而Ca2+、HCO3-则会有极小的部分在树脂层中积累，但影响不大。
　　和目前工业上普遍所应用的RO/EDI相比，RO/D/MFEDI摆脱了离子交换膜的限制，简化了装置和操作流程，与RO/MFEDI相比，RO/D/MFEDI无需在MFEDI进水中添加碱液，节约了成本，也更加的绿色环保，因此该技术具有广泛的工业应用前景。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的与内容

2 文献综述

2．1 高纯水概况

2．1．1 纯水的概念与分级

2．1．2 高纯水制备技术的历史发展

2．1．3 高纯水制备技术

2．2 组合工艺制备高纯水

2．2．1 反渗透(RO)技术

2．2．2 电去离子(EDI)技术

2．2．3 组合工艺中除碳器的应用

2．3 MFEDI技术的研究进展

3 实验器材与方法

3．1 实验器材

3．1．1 实验仪器与设备

3．1．2 主要试剂

3．1．3 树脂的准备

3．1．4 电极制作

3．2 实验装置与流程

3．2．1 反渗透(RO)

3．2．2 除碳器(Decarbonator)

3．2．3 无膜电去离子(MFEDI)

3．2．4 RO／D／MFEDI工艺流程

3．3 实验分析方法

4 RO／D／MFEDI系统运行分析

4．1 RO处理

4．2 除碳器(Decarbonator)

4．3 MFEDI处理

4．3．1 出水水质

4．3．2 再生液电导率

4．3．3 pH值

4．3．4 再生电压

4．3．5 小结

4．4 RO／D／MFEDI系统稳定性测试

4．4．1 出水水质

4．4．2 再生电压

4．4．3 再生液电导率及PH

4．5 本章小结

5 MFEDI树脂层参数优化

5．1 前言

5．2 强酸强碱层(650C-550A)的配比优化

5．3 650C-550A的层高影响

5．4 RO／D／MFEDI与RO／MFEDI，RO／EDI制备高纯水效能的比较

5．5 本章小结

6 MFEDI电再生性能考察

6．1 U-I曲线

6．2 再生电压

6．3 再生液电导率及浓缩倍数

6．4 阳离子的再生情况

6．5 阴离子的再生情况

6．6 本章小结

7 结论与建议

7．1 结论

7．2 建议

参考文献

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