EDI超纯水设备

一、定义与核心功能

EDI(Electrodeionization)超纯水设备是一种将电渗析(ED)与离子交换技术相结合的水处理设备,用于制备电阻率高达 15-18.2MΩ・cm 的超纯水。其核心功能是通过电化学反应和离子交换树脂的协同作用,高效去除水中的电解质离子、有机物及微生物,满足高纯度用水需求。

二、工作原理

EDI 设备的工作原理基于以下三个关键机制

离子交换树脂吸附:水中的阴阳离子被树脂吸附,如阳离子(Na⁺、Ca²⁺)被阳离子树脂吸附,阴离子(Cl⁻、SO₄²⁻)被阴离子树脂吸附。

电渗析驱动力:在直流电场作用下,树脂吸附的离子被电场力驱动,通过阴阳离子交换膜迁移至浓水室,树脂得以 “连续再生”,无需传统化学再生。

水的电解离:电场作用下,水被解离为 H⁺和 OH⁻,持续补充树脂所需的氢离子和氢氧根离子,维持离子交换的持续进行。

三、主要结构与组件

组件

功能描述

膜堆

由阴阳离子交换膜、浓水室、淡水室交替排列组成,是 EDI 的核心处理单元。

离子交换树脂

填充于淡水室,吸附水中离子,分为阳离子树脂和阴离子树脂。

电极系统

提供直流电场,包括阳极(产生 O₂)和阴极(产生 H₂),通常采用钛或不锈钢材质。

控制面板

集成电源、流量计、电导率仪等,实时监控运行参数(如电压、电流、水质指标)。

管道与阀门

分为进水、产水、浓水和极水管道,通过阀门控制水流方向和流量。

四、技术优势

高纯度与稳定性:产水电阻率可达 18.2MΩ・cm,且水质稳定,满足半导体、制药等行业的严格要求。

环保节能:无需化学药剂再生树脂,减少废水排放;直流电场能耗低,运行成本较传统混床工艺降低 30%-50%。

自动化程度高:可实现全自动化运行,通过 PLC 控制实时调节参数,减少人工维护。

占地面积小:模块化设计,结构紧凑,比传统水处理系统节省 50% 以上空间。

五、应用领域

电子工业:半导体芯片、电路板清洗用水,避免离子残留影响元件性能。

制药行业:注射用水(WFI)、无菌制剂生产,符合 GMP 标准。

实验室分析:高效液相色谱(HPLC)、质谱(MS)等精密仪器用水。

光伏与光电:太阳能电池板、液晶显示器(LCD)生产中的高纯度清洗用水。

化工与科研:催化剂制备、纳米材料合成等对水质敏感的实验场景。

六、运行与维护要点

预处理要求:进水需经过反渗透(RO)处理,电导率<20μS/cm,余氯<0.05mg/L,避免树脂污染。

定期监控:关注电导率、电压、电流及各水流压力,若产水水质下降,可能需清洗膜堆或更换树脂。

防结垢措施:浓水室易因离子浓缩产生碳酸钙结垢,可通过控制 pH 或添加阻垢剂预防。

七、与传统超纯水工艺的对比

工艺类型

EDI 超纯水设备传统混床离子交换

再生方式

电再生(无需化学药剂)

酸碱化学再生(污染大)

水质稳定性

持续稳定(15-18.2MΩ・cm)

周期性下降(需再生时水质波动)

运行成本

低(节能、少维护)

高(药剂、人工成本高)

占地面积

小(模块化)

大(需再生系统)

八、发展趋势

随着半导体、新能源等行业对水质要求的提升,EDI 设备正朝着更高产水纯度(如 18.2MΩ・cm 长期稳定)、智能化集成(与物联网技术结合,远程监控)和超低能耗方向发展,同时与 RO、超滤(UF)等工艺的组合应用也更加普及,形成一体化超纯水解决方案


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