Hệ thống EDI lọc nước siêu tinh khiết

1. ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT HỆ THỐNG EDI LỌC NƯỚC SIÊU TINH KHIẾT:

Nước khử ion còn được gọi là nước khử khoáng là nước mà các ion khoáng trong nước đã bị loại bỏ, các ion khoáng trong nước như cation natri, canxi, sắt, đồng … và các anion như clorua, sunfat, nitrat .. là các ion phổ biến trong nước. Khử ion là quá trình vật lý trong đó sử dụng hạt nhựa trao đổi ion để thay thế các ion muối khoáng trong nước bằng các ion được cấy lên bề mặt hạt trao đổi ion. Kết quả là đa số các ion muối khoáng bị loại bỏ trong nước, quá trình khử ion tạo ra nước có độ tinh khiết cao, gần như là nước cất.

Nước từ tất cả các nguồn đều chứa các tạp chất bao gồm các muối hòa tan, được tạo thành từ các ion mang điện tích âm (anion) và các ion mang điện tích dương (cation).

Các ion điển hình bao gồm natri, canxi, magiê, clorua, sunfat, nitrat, cacbonat, bicacbonat, ... Hơn 98% các ion này có thể được loại bỏ bằng phương pháp xử lý thẩm thấu ngược (RO) thích hợp. Nguồn nước cũng chứa các chất hữu cơ, khí hòa tan (ví dụ, O2, CO2), kim loại vết và các hợp chất vô cơ ion hóa yếu (ví dụ, bo và silica), những chất này phải được loại bỏ để sử dụng trong hầu hết các quy trình công nghiệp. Hệ thống RO (và tiền xử lý của nó) cũng loại bỏ nhiều tạp chất này.

Độ thấm qua RO (nước cấp EDI) “lý tưởng” nên nằm trong khoảng 1-6 μS / cm (độ dẫn điện), hoặc FCE = 1-9 μS / cm. Nước siêu tinh khiết (khử ion) dao động từ 2,0-18,2 MΩ.cm tùy thuộc vào ứng dụng. Thông thường, ít ion hơn trong nguồn cấp EDI dẫn đến nước sản phẩm EDI chất lượng cao nhất.

Quá trình điện cực hóa sử dụng sự kết hợp của màng lọc trao đổi ion và nhựa trao đổi ion được kẹp giữa hai điện cực (cực dương (+) và cực âm (-)) dưới hiệu điện thế một chiều để loại bỏ các ion khỏi nước đã qua xử lý trước RO.

Màng lọc trao đổi ion hoạt động bằng cách sử dụng nguyên tắc và vật liệu tương tự như nhựa ionexchange, và chúng được sử dụng để vận chuyển các ion cụ thể ra khỏi các phản ứng của chúng. Màng lọc anion có thể thấm các anion nhưng không thấm các cation; màng chọn lọc cation có thể thấm các cation nhưng không thấm các anion. Các màng không thấm nước.

EDI ( Electrodeionization)  – khử ion bằng điện là quá trình loại bỏ ion trong nước bằng điện. Nó khác với công nghệ khử ion bằng hạt nhựa trao đổi ion ở chỗ không cần phải sử dụng các hóa chất như axit và xút để tái sinh. EDI thường được sử dụng như một quá trình loại bỏ ion sau màng thẩm thấu ngược RO để tạo ra nước có độ tinh khiết cao.

Thiết bị EDI thường có màng trao đổi ion bán thấm, nhựa trao đổi ion. Quá trình EDI là quá trình liên tục, nó là sự kết hợp của hai quá trình là khử ion bằng trao đổi ion và lọc điện.

EDI liên tục là công nghệ được sử dụng ngày càng nhiều cho sản xuất nước cất hay còn gọi là nước siêu tinh khiết trong các ngành công nghiệp như: điện tử, sản xuất điện và dược phẩm

2. Tổng quan về thiết bị EDI

Bằng cách đặt xen kẽ các lớp màng chọn lọc anion và cation trong mô-đun khung và bề mặt, một “ngăn xếp” các ngăn lọc và cô đặc song song được tạo ra. Các màng chọn lọc ion được cố định vào một khung polyme trơ, được chứa đầy nhựa trao đổi ion hỗn hợp để tạo thành các khoang lọc. Các tấm chắn giữa các khoang lọc tạo thành các khoang cô đặc.

Phần tử lặp lại cơ bản này của EDI, được gọi là “cặp tế bào”, được minh họa trong Hình 1. “Ngăn xếp” các cặp tế bào được định vị giữa hai điện cực, cung cấp điện thế DC cho mô-đun. Dưới ảnh hưởng của hiệu điện thế một chiều được đặt vào, các ion được vận chuyển qua màng từ các khoang lọc sang các khoang cô đặc. Do đó, khi nước di chuyển qua các khoang lọc, nó sẽ không còn các ion. Dòng suối này là dòng sản phẩm nước tinh khiết.

Mỗi module EDI bao gồm năm thành phần chính là nhựa trao đổi ion, hai màng trao đổi ion và hai điện cực. Có hai 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. Các khoang bị ràng buộc bởi một màng anion phải 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 nhựa trao đổi ion.

Cation trong nước cấp vào ngăn pha loãng được hấp phụ 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 trên 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.
 

Hình ảnh lắp đặt thực tế