Hệ thống lọc nước khử khoáng EDI cho công nghiệp

EDI (Electrodeionization) là quá trình loại bỏ ion trong nước bằng điện. Thông thường là lợi dụng thẩm tách điện xảy ra hiện tượng điện phân nước (phân tách phân tử H2O thành ion H+ và OH- để tái sinh hạt nhựa. Nó khác với công nghệ khử ion DI ở chỗ không cần phải sử dụng các hóa chất như axit và xút để tái sinh.

EDI thuộc hệ thống xử lý nước tinh, thông thường sử dụng kết hợp với thẩm thấu ngược RO tạo thành hệ thống xử lý nước sạch, thay thế thiết bị trao đổi ion hỗn hợp của công nghệ xử lý nước truyền thống. Trong công nghệ EDI, nước cấp yêu cầu có điện trở suất 0.025-0.5MΩ·cm, thiết bị thẩm thấu ngược hoàn toàn có thể đáp ứng yêu cầu. Nước siêu sạch qua công nghệ EDI có điện trở suất lên đến 18MΩ·cm trở lên.

Ưu điểm lớn của công nghệ EDI so với DI là có thể thực hiện liên tục và không sử dụng hóa chất cho quá trình tái sinh Resin.

Cấu tạo và nguyên lý của kỹ thuật EDI

Mỗi module EDI thường bao gồm 5 thành phần chính là Resin trao đổi ion, hai màng trao đổi ion và hai điện cực. Có 2 loại khoang trong thiết bị EDI là khoang pha loãng và khoang tập trung. Khoang pha loãng là phần có chứa nhựa trao đổi ion hỗn hợp có nước tinh khiết hoặc có sự pha loãng các ion. Khoang tập trung là khu vực tập trung của các ion và trở thành nước thải. Khoang pha loãng và khoang tập trung được ngăn cách bởi màng trao đổi ion là màng trao đổi anion và màng trao đổi cation.

Thiết bị EDI điển hình có chứa xen kẽ màng trao đổi anion và cation bán thấm. Khoảng trống giữa các màng được ngăn cách bởi miếng đệm có chứa ngăn dòng chảy. Một nguồn điện từ bên ngoài được sử dụng tại giới hạn của màng và ngăn.

Các khoang phải chịu một điện trường, bị ràng buộc bởi 1 màng anion đối mặt với cực dương và màng cation phải đối mặt với cực âm và được ngăn bởi khoang pha loãng. Để tạo điều kiện chuyển ion, các khoang pha loãng được làm đầy với Resin trao đổi ion.
Cation trong nước cấp vào ngăn pha loãng được hấp thụ trên các loại nhựa trao đổi cation và được vận chuyển dưới điện trường áp dụng đối với cực âm. Khi một cation đi qua màng cation vào khoang tập trung liền kề, tiến trình của nó bị chặn bởi các màng anion bên phía bên kia của khoang, tương tự đối với các anion. Kết quả là các ngăn pha loãng bị cạn kiệt các ion và các khoang tập trung chứa nồng độ cao các ion.

Quá trình khử ion trong thiết bị EDI

– Khử ion: Loại bỏ các ion bởi các cation điện dương và anion tích điện âm. Các hạt Resin cation trong hình thức hydro sẽ loại bỏ các cation như Ca++, Mg++, S, K+, NH+… Resin anion trong hình thức hydroxit thay thế các anion như Cl-, HCO3-, SO4–, NO3-, SiO2… bằng ion hydroxit. Kết quả của việc trao đổi các ion trong nước là các ion H+ và ion OH- thay thế cho các ion cation và anion trong nước kết hợp với nhau tạo thành nước tinh khiết.

– Di chuyển ion: Khác với trao đổi ion, khi Resin cation và anion đã thay thế hết các ion H+ và OH- cần phải tái sinh bằng axit và xút. Với hệ thống EDI, nguồn điện cung cấp một dòng điện giữa 2 cực, dòng điện di chuyển giữa các điện cực từ cực dương đến cực âm. Khi các ion bị loại bỏ khỏi nước cấp, các cation bị hút đến cực âm, các anion bị hút đến cực dương. Khi nước cấp được đưa vào hệ thống EDI, các ion tích điện dương di chuyển qua Resin cation và di chuyển qua màng trao đổi cation vào khoang tập trung do bị hút đến cực âm. Tương tự các ion tích điện âm di chuyển qua Resin anion và di chuyển qua màng trao đổi anion vào khoang tập trung do bị hút đến cực dương.

Khi các ion di chuyển qua các màng vào khoang tập trung sẽ không thể di chuyển đến điện cực do việc bố trí của màng, màng cation nằm về phía cực dương và màng anion nằm về phía cực âm. Nước tại khoang tập trung là nước thải có chứa các cation và anion cần loại bỏ.

– Tái sinh: Khác với hình thức trao đổi ion thông thường là phải sử dụng axit và xút để tái sinh Resin, hệ thống EDI không cần phải tái sinh bằng hóa chất mà thay vào đó nó tận dụng dòng điện được sử dụng trên toàn module EDI. Điện gây ra một tỉ lệ nhỏ các phân tử nước phân ly thành các ion hydro và hydroxit nên nó liên tục tái sinh nhựa cation và nhựa anion mà không phải dừng thiết bị để tái sinh. Chính vì vậy hoạt động của thiết bị EDI là liên tục, các ion liên tục được loại bỏ và Resin được tái sinh liên tục nhờ quá  trình tách ion của điện.

Chất lượng nước sau khi lọc qua hệ thống EDI đạt điện trở suất rất cao lên tới 18MOhm.cm, đáp ứng tốt yêu cầu về nguồn nước siêu tinh khiết phục vụ cho các ngành sản xuất

Ưu điểm của công nghệ EDI