电去离子过程膜和树脂污染特性及其控制研究

论文摘要

对电去离子（Electrodeionization,简称EDI）过程膜和树脂污染特征和控制技术进行了试验研究,结果表明,以（含盐量低的地表水处理后）自来水为水源时,EDI系统的预处理只需用一级反渗透就可以EDI进水水质要求,且对EDI模块污染较小;以地下水和含盐量较高的地表水为水源时,如果只采用一级反渗透则很容易对EDI模块造成各种污染,必须采用二级反渗透+EDI系统才能行之有效的预防EDI模块污染。EDI装置在运行过程中,最易污染的情况为化学污染,其次是有机污染和微生物污染,而且无论哪一种污染一旦形成,产水电导率都将迅速上升,出水水质变坏,且三种污染过程时间——电压曲线都存在一个拐点,此拐点可作为EDI装置最佳清洗时机。通过表观、红外光谱、扫描电镜和X能谱衍射对解剖后的膜和树脂进行分析得出:极水室容易结垢;淡水室阴树脂易被有机物和微生物附着,发生微生物污染,Ca2+、Mg2+等硬度离子易于在阳树脂上累积,发生化学污染;浓水室阳膜易发生有机物和微生物污染,阴膜易发生化学污染。通过清洗试验分别得出化学污染时的最优清洗配方为2%HCl;有机污染时的最优清洗配方为5%NaCl/1.6%NaOH;微生物污染时的最优清洗配方为5%NaCl→0.4%H2O2→5% NaCl+1%NaOH。当EDI模块长期停运时,可采用过氧乙酸进行停机前消毒。最后通过清洗工业性试验验证,预处理不当和中间水箱、管路的死角是产生微生物污染的主要原因,而进水中硬度含量高是造成系统化学污染的主要原因,“酸洗+盐洗+消毒+碱洗”方案清洗EDI系统的综合污染,取得良好的清洗效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及目的意义
• 1.2 EDI 技术的发展概况
• 1.2.1 国外EDI 技术的研究与发展
• 1.2.2 国内EDI 技术的研究与发展
• 1.2.3 EDI 的工业应用
• 1.3 膜和树脂污染与防治研究现状
• 1.3.1 浓差极化现象
• 1.3.2 膜污染
• 1.3.3 树脂污染
• 1.3.4 EDI 模块内膜和树脂污染与防治研究现状
• 1.4 研究内容及重点解决的关键问题
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 重点解决的关键问题
• 1.5 技术路线
• 本章小结
• 第2章 试验装置与方法
• 2.1 电去离子工作原理
• 2.2 实验室EDI 装置
• 2.2.1 EDI 装置的设计
• 2.2.2 EDI 装置的组装
• 2.2.3 EDI 试验流程
• 2.3 一五零电厂EDI 系统装置概况
• 2.4 试验方法
• 2.5 测试项目与分析方法
• 本章小结
• 第3章 预处理对EDI 膜和树脂污染的影响
• 3.1 EDI 系统预处理概要
• 3.1.1 EDI 进水水质要求
• 3.1.2 EDI 常用预处理方法
• 3.2 预处理试验工艺
• 3.2.1 地下水预处理工艺
• 3.2.2 地表水预处理工艺
• 3.2.3 自来水预处理工艺
• 3.3 紫外线杀菌
• 本章小结
• 第4章 EDI 运行过程中膜和树脂污染的影响因素
• 4.1 EDI 膜和树脂的化学污染
• 4.1.1 EDI 膜和树脂化学污染过程出水水质的变化
• 4.1.2 EDI 膜和树脂化学污染过程运行参数的变化
• 4.1.3 运行参数对EDI 膜和树脂化学污染的影响
• 4.2 EDI 膜和树脂的有机污染
• 4.2.1 EDI 膜和树脂有机污染过程出水水质的变化
• 4.2.2 EDI 膜和树脂有机污染过程运行参数的变化
• 4.2.3 运行参数对EDI 膜和树脂有机污染的影响
• 4.2.4 进水有机物含量对 EDI 装置微生物污染的影响
• 4.3 EDI 膜和树脂的微生物污染
• 4.3.1 EDI 膜和树脂微生物污染过程出水水质的变化
• 4.3.2 EDI 膜和树脂微生物污染过程运行参数的变化
• 4.4 三大污染特性比较
• 4.4.1 产水电导率——时间曲线的比较
• 4.4.2 时间——电压曲线比较
• 4.4.3 电压——产水电导率曲线比较
• 本章小结
• 第5章 EDI 模块内膜和树脂污染分析
• 5.1 EDI 污染的表观分析
• 5.2 EDI 污染的红外光谱分析
• 5.2.1 树脂污染的红外光谱分析
• 5.2.2 膜污染的红外光谱分析
• 5.3 EDI 污染的扫描电镜和X 能谱衍射联合分析
• 5.3.1 SEM-EDX 分析样品制备
• 5.3.2 树脂污染的扫描电镜和X 能谱衍射联合分析
• 5.3.3 膜污染的扫描电镜和X 能谱衍射联合分析
• 本章小结
• 第6章 EDI 模块内膜和树脂污染清洗方案研究
• 6.1 EDI 组件的清洗概述
• 6.2 EDI 组件清洗前的准备
• 6.2.1 清洗时间的确定
• 6.2.2 清洗方案的选择
• 6.2.3 化学清洗药剂的质量要求
• 6.2.4 清洗系统设备的配置
• 6.3 EDI 清洗试验
• 6.3.1 EDI 膜和树脂化学污染时的清洗
• 6.3.2 EDI 膜和树脂有机污染时的清洗
• 6.3.3 EDI 膜和树脂微生物污染时的清洗
• 6.3.4 EDI 模块长期停机的消毒处理
• 6.4 EDI 装置清洗工业性试验
• 本章小结
• 第7章 结论
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 在学期间参加科研项目
• 在学期间发表的学术论文