16 de febrero de 2023
¿Qué es mejor, ósmosis inversa + EDI o intercambio iónico tradicional?
El nombre completo en inglés de EDI es ionización de electrodos, también conocida como tecnología de electrodesionización, o electrodiálisis de lecho empacado
La tecnología de electrodesionización combina las dos tecnologías de intercambio iónico y electrodiálisis. Es una tecnología de desalinización desarrollada sobre la base de la electrodiálisis, y es una tecnología de tratamiento de agua que ha sido ampliamente utilizada y ha logrado mejores resultados después de las resinas de intercambio iónico.
No solo aprovecha las ventajas de la desalinización continua por tecnología de electrodiálisis, sino que también utiliza la tecnología de intercambio iónico para lograr el efecto de la desalinización profunda;
No solo mejora el defecto de que la eficiencia de corriente disminuye cuando el proceso de electrodiálisis se utiliza para tratar soluciones de baja concentración, mejora la transferencia de iones, sino que también permite regenerar el intercambiador de iones, evitando el uso de regenerantes, y reduciendo el secundario generado durante el uso de regenerantes ácido-base. Contaminación secundaria, realice la operación continua de desionización.
TEl principio básico de la desionización EDI incluye los tres procesos siguientes:
1. Proceso de electrodiálisis
Bajo la acción de un campo eléctrico externo, el electrolito en el agua migrará selectivamente a través de la resina de intercambio iónico en el agua y se descargará con el agua concentrada, eliminando así los iones en el agua.
2. Proceso de intercambio iónico
Los iones de impureza en el agua son intercambiados por la resina de intercambio iónico, y los iones de impurezas en el agua se combinan para lograr el efecto de eliminar efectivamente los iones en el agua.
3. Proceso de regeneración electroquímica
La resina se regenera electroquímicamente mediante el uso de H+ y OH- generados por la polarización del agua interfacial de la resina de intercambio iónico para realizar la auto-regeneración de la resina.
02 ¿Factores de influencia y medios de control del EDI?
1. Influencia de la conductividad del afluente
Bajo la misma corriente de funcionamiento, a medida que aumenta la conductividad del agua bruta, la tasa de eliminación de electrolitos débiles por EDI disminuye y la conductividad del efluente también aumenta.
Si la conductividad del agua cruda es baja, el contenido de iones también es bajo, y la baja concentración de iones hace que el gradiente de fuerza electromotriz formado en la superficie de la resina y la membrana en la cámara de agua dulce también sea grande, lo que resulta en una disociación de agua mejorada, un aumento en la corriente límite y el H + generado Y la cantidad de OH- es mayor, de modo que el efecto de regeneración de la resina de intercambio aniónico y catiónico llena en la cámara de agua dulce es bueno.
Por lo tanto, es necesario controlar la conductividad del agua afluente para que la conductividad del agua afluente EDI sea inferior a 40us/cm, lo que puede garantizar la conductividad calificada del agua efluente y la eliminación de electrolitos débiles.
2. La influencia del voltaje y la corriente de trabajo
A medida que aumenta la corriente de trabajo, la calidad del agua producida continúa mejorando.
Sin embargo, si la corriente aumenta después de alcanzar el punto más alto, debido a la cantidad excesiva de iones H + y OH- generados por la ionización del agua, además de usarse para regenerar la resina, una gran cantidad de iones excedentes actúan como iones portadores para la conducción y, al mismo tiempo, debido a la gran cantidad de proceso de movimiento de iones portadores, se producen acumulaciones y obstrucciones en el medio, e incluso se produce una difusión inversa, lo que resulta en una disminución de la calidad del agua producida.
Por lo tanto, se debe seleccionar el voltaje y la corriente de trabajo adecuados.
3. La influencia de la turbidez y el índice de contaminación (SDI)
El canal de producción de agua del módulo EDI está lleno de resina de intercambio iónico. La turbidez excesiva y el índice de contaminación obstruirán el canal, lo que resultará en un aumento en la diferencia de presión del sistema y una disminución en la producción de agua.
Por lo tanto, se requiere un pretratamiento adecuado, y el efluente de ósmosis inversa generalmente cumple con los requisitos del afluente EDI.
4. La influencia de la dureza
Si la dureza residual del agua de alimentación en EDI es demasiado alta, causará incrustaciones en la superficie de la membrana del canal de agua concentrada, el caudal del agua concentrada disminuirá, la resistividad del agua producida disminuirá y la calidad del agua se verá afectada. En casos severos, los canales de agua concentrada y agua polar del módulo se bloquearán. Lo que resulta en la destrucción de componentes debido al calentamiento interno.
Se puede combinar con la eliminación de CO2 para ablandar y agregar álcali al agua afluente de ósmosis inversa; cuando el contenido de sal del agua afluente es alto, se puede combinar con la desalinización para aumentar el nivel de RO o nanofiltración para ajustar el impacto de la dureza.
5. El impacto del TOC (carbono orgánico total)
Si el contenido de materia orgánica en el agua afluente es demasiado alto, provocará la contaminación orgánica de la resina y de la membrana selectivamente permeable, lo que provocará un aumento de la tensión de funcionamiento del sistema y una disminución de la calidad del agua producida. Al mismo tiempo, también es fácil formar coloide orgánico en el canal de agua concentrada y bloquear el canal.
Por lo tanto, cuando se trata de él, se puede agregar un nivel de R0 en combinación con otros requisitos del índice para cumplir con los requisitos.
6. La influencia de iones metálicos como Fe y Mn
Los iones metálicos como el Fe y el Mn causarán el "envenenamiento" de la resina, y el "envenenamiento" metálico de la resina causará el rápido deterioro de la calidad del efluente EDI, especialmente la rápida disminución en la tasa de eliminación de silicio.
Además, el efecto catalítico oxidativo de los metales de valencia variable sobre las resinas de intercambio iónico causará daños permanentes a las resinas.
En términos generales, se controla que el Fe en el afluente EDI sea inferior a 0,01 mg/L durante el funcionamiento.
7. La influencia del C02 en el afluente
El HCO3- generado por el CO2 en el agua afluente es un electrolito débil, que puede penetrar fácilmente en la capa de resina de intercambio iónico y hacer que la calidad del agua producida disminuya.
Se puede eliminar mediante una torre de desgasificación antes de entrar en el agua.
8. Efecto del contenido total de aniones (TEA)
Un TEA alto reducirá la resistividad del agua producida por EDI o aumentará la corriente de funcionamiento del EDI, mientras que una corriente de funcionamiento excesivamente alta aumentará la corriente del sistema, aumentará la concentración de cloro residual en el agua del electrodo y será perjudicial para la vida útil de la membrana del electrodo.
Además de los ocho factores que influyen anteriormente, la temperatura del agua de entrada, el valor de pH, el SiO2 y los óxidos también tienen un impacto en el funcionamiento del sistema EDI.
03 Características del EDI
En los últimos años, la tecnología EDI se ha utilizado ampliamente en industrias con altos requisitos de calidad del agua, como la energía eléctrica, la industria química y la medicina.
La investigación de aplicaciones a largo plazo en el campo del tratamiento de agua muestra que la tecnología de tratamiento EDI tiene las siguientes seis características:
1. La calidad del agua es alta y la salida de agua es estable
La tecnología EDI combina las ventajas de la desalinización continua por electrodiálisis y la desalinización profunda por intercambio iónico. La investigación y la práctica científicas continuas han demostrado que el uso de la tecnología EDI para la desalinización nuevamente puede eliminar eficazmente los iones en el agua, y la pureza del agua efluente es alta.
2. Bajas condiciones de instalación del equipo y pequeña huella
En comparación con el lecho de intercambio iónico, el dispositivo EDI es de tamaño pequeño y liviano, y no necesita estar equipado con tanques de almacenamiento de ácidos y álcalis, lo que puede ahorrar espacio de manera efectiva.
No solo eso, el dispositivo EDI es una estructura autónoma, el período de construcción es corto y la carga de trabajo de instalación en el sitio es pequeña.
3. Diseño simple, operación y mantenimiento convenientes
El dispositivo de procesamiento EDI se puede producir de forma modular y se puede regenerar de forma automática y continua sin necesidad de equipos de regeneración grandes y complicados. Después de ponerse en funcionamiento, es fácil de operar y mantener.
4. El control automático del proceso de purificación de agua es simple y conveniente
El dispositivo EDI se puede conectar al sistema en paralelo con varios módulos. Los módulos son seguros y estables en operación y confiables en calidad, lo que hace que la operación y la gestión del sistema sean fáciles de realizar, control de programa y fáciles de operar.
5. No hay descarga de ácido residual y lejía residual, lo que favorece la protección del medio ambiente
El dispositivo EDI no necesita regeneración química de ácidos y álcalis, y básicamente no hay descarga de desechos químicos.
6. La tasa de recuperación de agua es alta y la tasa de utilización de agua de la tecnología de tratamiento EDI es generalmente tan alta como el 90% o más
En resumen, la tecnología EDI tiene grandes ventajas en términos de calidad del agua, estabilidad de operación, facilidad de operación y mantenimiento, seguridad y protección del medio ambiente.
Pero también tiene ciertas deficiencias. El dispositivo EDI tiene requisitos más altos en la calidad del agua afluente y su inversión única (costos de infraestructura y equipo) es relativamente alta.
Cabe señalar que, aunque el costo de infraestructura y equipo para EDI es ligeramente más alto que el del proceso de lecho mixto, la tecnología EDI todavía tiene ciertas ventajas después de considerar el costo de operación del dispositivo.
Por ejemplo, una estación de agua pura comparó los costos de inversión y operación de los dos procesos, y el dispositivo EDI puede compensar la diferencia de inversión con el proceso de lecho mixto después de un año de operación normal.
04 Ósmosis Inversa + EDI VS Intercambio Iónico Tradicional
1. Comparación de la inversión inicial del proyecto
En cuanto a la inversión inicial del proyecto, en el sistema de tratamiento de agua con un caudal de agua pequeño, debido a que el proceso de ósmosis inversa + EDI anula el enorme sistema de regeneración requerido por el proceso tradicional de intercambio iónico, especialmente cancela dos tanques de almacenamiento de ácido y dos tanques de almacenamiento de álcalis. Taiwán no solo reduce en gran medida el costo de adquisición de equipos, sino que también ahorra entre el 10% y el 20% de la superficie terrestre, reduciendo así el costo de la ingeniería civil y la adquisición de tierras para la construcción de fábricas.
Dado que la altura de los equipos tradicionales de intercambio iónico es generalmente superior a 5 m, mientras que la altura de los equipos de ósmosis inversa y EDI está dentro de los 2,5 m, la altura del taller de tratamiento de agua se puede reducir en 2-3 m, ahorrando así otro 10%-20% de la inversión en construcción civil de la planta.
Teniendo en cuenta la tasa de recuperación de la ósmosis inversa y el EDI, el agua concentrada de la ósmosis inversa secundaria y el EDI se recupera por completo, pero el agua concentrada de la ósmosis inversa primaria (aproximadamente el 25%) debe descargarse y la producción del sistema de pretratamiento debe aumentarse en consecuencia. Cuando el sistema adopta el proceso tradicional de coagulación, clarificación y filtración, la inversión inicial debe aumentar en aproximadamente un 20% en comparación con el sistema de pretratamiento del proceso de intercambio iónico.
Considerando exhaustivamente, el proceso de ósmosis inversa + EDI es aproximadamente equivalente al proceso tradicional de intercambio iónico en términos de inversión inicial en pequeños sistemas de tratamiento de agua.
2. Comparación de los costes de explotación
Como todos sabemos, en términos de consumo de reactivos, el costo operativo del proceso de ósmosis inversa (incluida la dosificación de ósmosis inversa, la limpieza química, el tratamiento de aguas residuales, etc.) es menor que el del proceso tradicional de intercambio iónico (incluida la regeneración de resinas de intercambio iónico, el tratamiento de aguas residuales, etc.).
Sin embargo, en términos de consumo de energía, reemplazo de repuestos, etc., el proceso de ósmosis inversa más EDI será mucho más alto que el proceso tradicional de intercambio iónico.
Según las estadísticas, el coste operativo del proceso de ósmosis inversa más EDI es ligeramente superior al del proceso tradicional de intercambio iónico.
Teniendo en cuenta la consideración, el costo total de operación y mantenimiento del proceso de ósmosis inversa más EDI es entre un 50% y un 70% más alto que el del proceso tradicional de intercambio iónico.
3. La ósmosis inversa + EDI tiene una gran adaptabilidad, alto grado de automatización y poca contaminación ambiental
El proceso de ósmosis inversa + EDI es altamente adaptable a la salinidad del agua bruta. El proceso de ósmosis inversa se puede utilizar desde agua de mar, agua salobre, agua de drenaje de mina, agua subterránea hasta agua de río, mientras que el proceso de intercambio iónico tiene un contenido sólido disuelto de más de 500 mg en el agua entrante / L no es económico.
La ósmosis inversa y el EDI no requieren regeneración ácido-base, consumen una gran cantidad de ácido-base y no generan una gran cantidad de aguas residuales ácido-base. Solo necesitan agregar una pequeña cantidad de ácido, álcali, antiincrustante y agente reductor.
En términos de operación y mantenimiento, la ósmosis inversa y el EDI también tienen las ventajas de una alta automatización y un fácil control del programa.
4. El equipo de ósmosis inversa + EDI es costoso y difícil de reparar, y es difícil tratar la salmuera concentrada
Aunque el proceso de ósmosis inversa más EDI tiene muchas ventajas, cuando el equipo falla, especialmente cuando la membrana de ósmosis inversa y la pila de membranas EDI están dañadas, solo se puede reemplazar mediante el apagado. En la mayoría de los casos, se requiere personal profesional y técnico para reemplazarlo, y el tiempo de apagado puede ser más largo.
Aunque la ósmosis inversa no produce una gran cantidad de aguas residuales ácido-base, la tasa de recuperación de la ósmosis inversa primaria es generalmente solo del 75% y se producirá una gran cantidad de agua concentrada. El contenido de sal del agua concentrada será mucho mayor que el del agua bruta. Las medidas de tratamiento, una vez descargadas, contaminarán el medio ambiente.
En la actualidad, en las centrales eléctricas domésticas, la mayor parte de la salmuera concentrada de la ósmosis inversa se recicla y se utiliza para el lavado del carbón y la humidificación de las cenizas; Algunas universidades están llevando a cabo investigaciones sobre la evaporación y cristalización de salmuera concentrada, pero el costo es alto y difícil, y aún no hay un problema importante. gama de aplicaciones industriales.
El costo de los equipos de ósmosis inversa y EDI es relativamente alto, pero en algunos casos es incluso menor que la inversión inicial del proceso tradicional de intercambio iónico.
En los sistemas de tratamiento de agua a gran escala (cuando el sistema produce una gran cantidad de agua), la inversión inicial de los sistemas de ósmosis inversa y EDI es muy superior a la de los procesos tradicionales de intercambio iónico.
En los sistemas de tratamiento de agua pequeños, el proceso de ósmosis inversa más EDI es aproximadamente equivalente al proceso tradicional de intercambio iónico en términos de inversión inicial en sistemas de tratamiento de agua pequeños.
En resumen, cuando la salida del sistema de tratamiento de agua es pequeña, se puede dar prioridad al proceso de tratamiento de ósmosis inversa más EDI. Este proceso tiene una baja inversión inicial, un alto grado de automatización y una baja contaminación ambiental.
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