电去离子技术的应用与研究进展_付林

电去离子技术的应用与研究进展付林,王建友(南开大学环境科学与工程学院,天津300071)摘要:介绍了电去离子(EDI)技术工作的基本原理,阐述了包括特种分离在内的国内外EDI技术应用进展,除传统的纯水制备外,特别对当前EDI的几个新兴应用领域进行了分析总结,主要包括低浓度重金属废水处理、化工产品分离纯化、树脂电化学再生、饮用水脱硝等。在研究进展方面,主要对EDI膜堆的结构设计、当前EDI运行过程中的结垢问题与防治措施、EDI与其他技术的集成以及传质机理研究等进行了探讨。最后对EDI技术的发展前景进行了分析和展望。关键词:电去离子;膜分离;水处理;脱盐中图分类号:TQ028.8文献标识码:A文章编号:0253-4320(2008)07-0016-06RecentresearchprogressinelectrodeionizationprocessanditsapplicationFULin,WANGJian-you(CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,NankaiUniversity,Tianjin300071,China)Abstract:Inthispaper,thebasicprincipleofEDIprocessisintroduced.Besidesitsapplicationintheconventionalpurewaterpreparation,thenewlydevelopedapplicationfields,includingtheremovalofdiluteheavymetalionsfromwastewater,separationandpurificationofbio/chem-products,ionexchangeresinelectroregeneration,anddenitrationofdrinkingwater,arediscussed.Inaddition,theEDImoduleandsystemdesign,scalingprevention,EDIintegratedwithotherseparationmethods,andthemasstransfermechanisminEDIprocessaresummarized.Furthermore,thedevelopmentoftheEDItechnologyisprospected.Keywords:electrodeionization(EDI);membranefiltration;watertreatment;desalination收稿日期:2008-02-25基金项目:国家高技术研究发展计划(“863”计划)资助项目(2007AA06Z330);天津市应用基础及前沿技术研究计划资助项目(06YFJMJC04800);南开大学技术创新基金重大产业化计划资助项目(2006ZB0698)作者简介:付林(1981-),男,硕士生;王建友(1972-),男,博士,副教授,主要从事膜分离与水处理技术研究,通讯联系人,022-66229536,wangjy72@nankai.edu.cn。电去离子技术(EDI)是20世纪80年代以来逐渐兴起的一种除盐技术,它有机结合了电渗析和离子交换技术的优点,同时又克服了电渗析过程中的浓差极化和离子交换树脂需频繁化学再生的弊端,可代替常规的离子交换树脂床,生产高质量的去离子水。EDI脱盐工艺具有连续、稳定、无酸碱消耗等特点,这使它有传统的脱盐技术不可比拟的优越性。自1987年美国Millipore公司[1]推出第一台实用和商品化的EDI装置(IonpureCDI)以来,EDI在技术水平、应用范围和产业化规模上不断提高,尤其是进入2000年以后,EDI系统已在北美和欧洲等地占据了高纯水设备相当大的一部分市场,在电力、电子、医药、石油化工等众多工业领域获得了大规模的推广应用。此外,近年来众多研究者在特种分离EDI技术,如低浓度重金属废水处理、化工产品分离纯化、树脂电化学再生、饮用水处理等方面也开始了新的研究,并取得了可喜进展。另一方面,有关EDI装置本身的构造设计、EDI与其他技术的集成联用、以及EDI传质的基础研究也不断发展。本文将对上述主要方面进行介绍和分析。1基本原理及工艺特点EDI的基本工作模型如图1所示,膜堆由交替排列的阴、阳离子交换膜和浓淡室隔板等组件构成,离子交换树脂填充在阴、阳离子交换膜之间,膜堆两侧设置正负电极。进入淡水室中的电解质离子首先通过交换作用吸附到树脂颗粒上,而后在外加直流电场作用下,沿树脂颗粒构成的导电传递路径迁移到淡水室的离子交换膜表面,并透过膜进入浓水室而被除去。一般而言,EDI的去离子过程根据原水含盐量的