Електродеіонізація

Електродеіонізація (CEDI) - це сучасний метод знесолення води, який використовується в промислових умовах. Заснований він на явищі електролізу, або дисоціації сполук при пропущенні струму.

По суті, такі системи є вдосконаленою версією іонообмінних фільтрів.

Принцип роботи

Окремий модуль являє собою корпус всередині якого міститися анод, катод, йон-селективні мембрани та іонообмінні смоли.

Процес полягає в тому, що струм проходить через воду між катодом і анодом, викликаючи її дисоціацію. Також встановлюються дві іонселективні мембрани, які пропускають виключно іони, але затримують молекули води. Біля анода — катіонна, оскільки він притягує позитивно заряджені іони маючи негативний заряд, а катод супроводжує аніонна за зворотним принципом.

Простір між шарами заповнюється сумішшю іонообмінних смол — катіонітів і аніонітів.

На малюнку наочно візуалізований процес дейонізацій.

Коли потік надходить в заповнену смолою камеру розведення, запускаються кілька паралельних процесів. Іони сильних електролітів видаляються з потоку води сумішшю іонообмінних смол. Під впливом сильного поля постійного струму, прикладеного до осередку, заряджені іони відриваються від смоли та притягуються до відповідних протилежно заряджених електродів. Таким чином, ці заряджені частинки безперервно видаляються і переносяться в відділи концентрування (між мембраною та електродом).

У міру просування іонів до мембрани вони можуть проходити через концентраційну камеру, але не можуть досягати електрода. Вони блокуються суміжній мембраною, що містить смолу з таким же зарядом.

Якщо елемент містить кілька таких осередків складаються з двох мембран і іонообмінних смол, вони попарно будуть виконувати роль транспортних і робочих осередків.

Оскільки іони сильних електролітів видаляються, зростає опір води. Сильний прикладений електричний потенціал розщеплює воду на поверхні гранул іонообмінних смол, утворюючи водень (H ⁺⁾ і гідроксильні (OH ^-) іони. Цей процес дозволяє проводити безперервну регенерацію іонообмінних смол. Регенеровані іоніти, в свою чергу, дозволяють іонізувати нейтральні або слабо іонізовані частки, наприклад, діоксиди вуглецю або кремнію. Іонізація супроводжується видаленням через постійний струм і йон-селективні мембрани.

Реакції іонізації, що відбуваються в смолі в водневій або гідроксидній формах для видалення слабоіонізованих сполук перераховані нижче:

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

Конструкції

1. Рулонні мембрани

Їх принцип дії показаний на малюнку нижче. Одним з лідерів у виробництві таких елементів є компанія DOW (США). У виробництві промислових систем компанія Ecosoft використовує ці елементи.

2. Плосколистові елементи
Такі мембрани мають нижчу вартість, але відрізняються деякими складнощами в обслуговуванні та експлуатації.

Обслуговування

Оскільки установка працює в безперервному режимі та не зупиняється на планову регенерацію, необхідно уважно стежити за технологічними параметрами. Це необхідно для того, щоб передбачити час обслуговування.

Можливі фактори, які в різній мірі можуть впливати на роботу системи це:

• забруднення механічними частками (піску, іржі, мулу та ін.);
• наявність окисників (хлору, перманганату та ін.);
• органічні речовини можуть утворювати слиз.

Факторами, які говорять про наявність проблем, є підвищений солевміст та зниження продуктивності установки на 10-15% від номінальної продуктивності.

Промивання хімічними реагентами проводиться приблизно раз на місяць.

Переваги

1. Не потрібні реагенти й таблетована сіль для регулярної регенерації.

2. Безперервний режим роботи. Повна автоматизація.

3. Стабільна продуктивність без перепадів.

4. Малі габарити (традиційні системи значно перевищують розміри систем електродеіонізаціі).

5. Високий ступінь очищення. При застосуванні зворотного осмосу перед CEDI системами можливе видалення 99,9% домішок іонної природи.

6. Екологічність внаслідок відсутності небезпечних стоків і їх низький вміст.

Недоліки

1. CEDI не можна використовувати для води, що має жорсткість вище 1, оскільки карбонат кальцію може створювати осад в камері концентрування, знижуючи продуктивність.

2. Вода вимагає попереднього очищення.

3. Вуглекислий газ буде вільно проходити через мембрану зворотного осмосу, дисоціюючи та підвищуючи провідність води. Будь-які іонні частинки, утворені з газоподібного діоксиду вуглецю, будуть знижувати питомий опір води, виробленої EDI. Потрібне регулювання pH.

Застосування

Приклади

1. Водопідготовка на ТЕЦ 6 (Київ) Ecosoft.

2. Установка двоступеневого зворотного осмосу і демінералізації на електростанції в Гані.