分床电去离子（EDI）技术制备超纯水研究

论文摘要

电去离子(EDI)技术是新一代超纯水制备技术,该技术是电渗析技术和离子交换技术的有效结合,能实现低浓度水溶液的深度脱盐。本文基于对EDI过程本质的分析,针对目前工业化广泛应用的混床EDI制备超纯水中存在的单位膜面积处理水量小、电流效率较低、弱电解质去除能力较弱的不足,提出采用分床EDI过程制备超纯水。论文设计了4种新型分床电去离子过程并通过试验对上述4种新型分床电去离子过程的脱盐能力进行了验证,同时还对新型双极膜分床电去离子制备超纯水进行了对比实验研究。研究结果表明,4种新型分床电去离子过程均能实现从低浓度水溶液进行深度脱盐,过程脱盐率达98%以上,其产水电阻率可达4MΩ·cm,证明了这4种新型分床EDI在技术上的可行性,但长期的运转表明,这4种新型分床EDI尚存在产水水质下降和膜堆电压升高的现象,而且其产水水质也尚未达到超纯水的水质要求,因此有待进一步的研究改进。而新型双极膜电去离子过程制备超纯水的运行试验表明,新型双极膜EDI能够克服普通双极膜分床EDI的不足,能够连续稳定地制取高品质产水,产水电阻率大于17.5MΩ·cm,脱盐率大于99.9%。为此进行了多单元新型双极膜EDI制取超纯水的运行,结果显示,多单元新型双极膜EDI能获得高品质产水,产水电阻率在18.0MΩ·cm左右,显示了新型双极膜EDI制取超纯水技术的良好产业化应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 研究背景与意义
• 1.1 纯水制备技术和应用
• 1.1.1 纯水的应用
• 1.1.2 纯水制备技术
• 1.2 EDI技术的研究现状与发展趋势
• 1.3 EDI技术的应用领域
• 1.3.1 高纯水制备
• 1.3.2 离子交换剂电再生
• 1.3.3 水的初级脱盐和软化
• 1.3.4 低浓度工业废水处理
• 1.4 本文研究工作的目的与意义
• 第二章 EDI技术
• 2.1 EDI技术基本理论
• 2.2.1 离子交换
• 2.2.2 水解离
• 2.2.3 EDI的传质过程
• 2.2 EDI过程
• 2.2.1 薄室混床 EDI
• 2.2.2 分层床 EDI
• 2.2.3 分床 EDI
• 第三章 实验装置与研究方法
• 3.1 实验装置
• 3.1.1 预处理装置
• 3.1.2 主体设备的设计加工
• 3.1.2.1 隔板的加工
• 3.1.2.2 电极
• 3.1.2.3 设备密封
• 3.1.2.4 锁紧装置
• 3.1.3 离子交换树脂和膜
• 3.1.4 辅助设备
• 3.1.4.1 辅助管道的选择
• 3.1.4.2 检测设备
• 3.1.4.3 控制设备
• 3.2 研究方法
• 3.2.1 实验条件
• 3.2.2 测试项目
• 3.2.3 数据记录与系统控制
• 3.2.4 设备运行
• 3.3 脱盐率的计算
• 第四章 实验结果与讨论
• 4.1 单元分床 EDI
• 4.1.1 双极膜分床 EDI
• 4.1.2 I 型分床 EDI
• 4.1.3 II 型分床 EDI
• 4.1.4 III 型分床 EDI
• 4.1.5 IV 型分床 EDI
• 4.2 多单元双极膜 EDI
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果