深度脱盐处理（五）

6.3.3 EDI与ED两种技术的主要区别在哪里？ 

EDI技术虽然借用了ED技术的基本原理，但两者存在着本质的区别，主要包括：① 工作原理不同，ED只有水中离子在直流电场作用的离子迁移过程，而EDI的工作原理则包括了在直流电场作用的离子交换、离子迁移和树脂的电再生三个同时发生、相互促进的过程，其中树脂的电再生是其核心；② 进水水质指标不同，ED的进水条件较为宽松，自来水经过一定的预处理就可以满足ED的使用要求，而EDI的进水条件较为严格，一般为RO产水，甚至是双级RO产水；③ 产水目标不同，ED一般只能做到初级纯水，而EDI可以直接做到接近18MΩ·cm的高纯水。因此不能用ED技术的方法和观念来分析、解释和应用EDI技术。 

6.3.4 EDI膜堆传质机理是什么？ 

一般认为，在EDI膜堆中有“增强传质”和“电再生”两种传质机理。所谓“增强传质”就是淡水室中的填充树脂保持为Na⁺型和Cl^-型，这些树脂颗粒主要作为离子在隔室中传递至离子交换膜表面的介质；“电再生”的传质机理占主要作用时，淡水室中发生水解离现象，实现树脂被连续电再生为H型和OH型，这些再生的树脂再与水中的离子发生交换，以达到去除水中离子的目的。实际上，由于EDI处理的一般为RO产水，水中的离子浓度较低，在直流电场的作用下，离子发生定向迁移的瞬间，就会发生水的解离，就会对树脂起再生作用，因此“增强传质”的传质机制应该只是在给水含盐量特别大的情况下才会出现。树脂始终起到离子增强传递的作用，而EDI的深度脱盐应该是电再生和增强传质双重作用的结果。 

6.3.5 EDI水解离主要发生在隔室中哪些位置？ 

根据实验和理论分析，EDI作为深度脱盐技术，一般以RO产水作为进水，含盐量较低，膜堆内部 一旦发生直流电场作用下的离子定向迁移，就会在反离子缺乏的两相（树脂相/树脂相和树脂相/膜表面）的界面上发生水的解离。可以用双电层模型来近似描述离子交换树脂相固定电荷与反离子之间的电场。设树脂相固定电荷浓度为Q，树脂相内剩余的反离子浓度为，则根据双电层理论，双电层的电位差为：

则双电层内的电势梯度为：

式中，F为法拉第常数；ε₀为真空介电常数；ε_r为界面层内水的相对介电常数；x为双电层的厚度。水解离时，考虑反离子浓度C̅为0的极端情况，而且考虑到双电层内水分子因极性而受电场作用作定向排列，其相对介电常数要小于正常水分子的值，而双电层通常只有几个分子直径的距离，因此，以F=96500A·s/mol，ε₀=8.85×10-12F/m，ε_r=20，x=10-9 m，Q=2.0mol/L代入式（6.3.5-1）和式（6.3.5-2），假设树脂相有1/10的反离子转入液相时，则Ψ=0.54V，dΨ/dx=1.1×109V/m。由此可见，即使树脂相中只有少量的反离子进入界面层，就会促使其表面界面层中的电势梯度急剧升高，导致水在树脂表面的双电层中发生解离。因此可以认为，EDI作为深度脱盐技术，当处理低含盐量的水时，膜堆内部的水解离是非常容易发生的。 

6.3.6 EDI技术的发展历程如何？ 

EDI技术从20世纪80年代末以来历经三个发展阶段，第一阶段是在20世纪80年代末，主要特征是采用厚度为1.5～3.2mm的较薄淡室隔板、填充混床离子交换树脂，浓室隔板厚度1mm左右、填充非导电隔网，其特点是膜堆操作电压小、电流大，工艺简单、操作容易。第二阶段是在20世纪90年代中期，主要特征是采用厚度为8～10mm的较厚淡室隔板、填充离子交换树脂，浓室隔板厚度1～5mm，或填充非导电隔网，或填充离子交换树脂。第三阶段是从20世纪末至今，主要是针对提高EDI膜堆性能、可靠性和降低成本，在淡室隔板结构设计、淡室隔板和浓室隔板中填充材料的选择、填充方式的优化和膜堆组装及运行方式等方面做了较大改进，淡室隔板厚度8～10mm，浓室隔板厚度约5mm，淡、浓室隔板均填充树脂。