【转帖】水的净化技术

什么是 Electrodeionization (EDI)

EDI 是一种水纯化技术，它将离子交换树脂和离子选择膜与直流电相结合来清除水中的无机物杂质。该技术在水纯化领域的开发和使用克服了离子交换树脂床的部分局限性，特别是树脂床更换或再生。

EDI 如何清除水中的无机物杂质

离子交换过程通过将离子交换成 H⁺ 和 OH^- 离子来高效地清除水中的离子。水流经一个或多个隔室，隔室中填充着包在阳离子或阴离子选择膜内的离子交换树脂

吸附在离子交换树脂上的离子在外部施加的电场的影响下迁移到另一个隔室。这一过程中还会产生使树脂保持其再生状态所需的 H⁺ 和 OH^- 离子。另一隔室中的离子将被冲入排废口.

EDI 系统中的离子交换床会不间断地再生， 因此可以长期稳定出水并保证水质




优点和局限性

优点:

• 清除溶解的离子，纯度达到 5-17 MΩ-cm，TOC 小于 20 ppb
• 树脂再生不需要使用化学品
• 无需处置化学品或树脂

• 只能清除数量有限的带电粒子，无法生成纯度达到 18.2 MΩ-cm 的水/1 类级水。
• 通常需要使用反渗透处理水

离子交换的工作原理是什么?

离子交换树脂床通过将离子合交换成 H⁺ 和 OH^- 离子来高效地清除水中的离子合。树脂是小于 1 毫米的多孔珠，由具有大量强离子性交换位点的高交链不溶聚合物组成。

离子交换如何清除水中的离子合



水中的离子依据他们的相对电荷密度（单位水合物体积中的电荷量）竞争离子交换树脂的交换点而被树脂吸附。

离子交换树脂分为阳离子树脂和阴离子树脂两种

，它们会以氢离子交换阳离子，例如纳、钙和铝；或以氢氧基离子交换阴离子，例如氯化物、硝酸盐和硫酸盐。阳离子交换剂的氢离子与阴离子交换剂的氢氧基离子结合后形成纯水。

离子交换树脂床呈筒形或圆柱形，通常在使用一段时间后，如果树脂中的大部分 H⁺ 和 OH^- 活性位点都被阳离子和阴离子替代，需要会进行更换或再生。

优点和局限性

优点:

• 清除溶解的离子，纯度达到 18.2MΩ-cm，TOC 小于 1ppb
• 通过利用酸和碱去离子进行再生
• 具有成本效益的水纯化解决方案
  

• 无法有效地清除细菌、有机物、微粒或热源
• 容量有限 – 一旦所有离子交换点都被占用，便无法再吸附离子
• 以化学方式再生的去离子床会产生有机物和微粒
• 一次性树脂须有优质的预处理水配合方可高效、经济地使用

紫外 (UV) 光的工作原理是什么?

UV 光被广泛地用作杀菌手段，以及用于将有机污染物分解和光氧化为极性物质或离子性合物质，以便随后通过离子交换进行清除.

UV 如何光氧化有机污染物，它的杀菌效力如何

实验室水纯化系统中使用的 UV 灯是低压汞灯，能够发出波长为 254 纳米的辐射。这种波长辐射的杀菌作用最有效，因为它可以在低剂量下破坏 DNA 和 RNA 聚合酶，从而阻止其复制.

较短波长（185 纳米）辐射对氧化有机物最为有效，因为它会将大的有机物分子分解为较小的离子化成分。随后，可以通过下游高纯度离子交换树脂床将它们清除.






优点和局限性

优点:

• 可将有机化合物（185 纳米至 254 纳米）氧化至 TOC 含量小于 5 ppb
• 有效的杀菌处理手段

• 有机物光氧化是一种辅助手段，只能有限地降低 TOC 含量
• 对离子、微粒或胶体不起作用
• 水的电阻率会因光氧化释放的 CO₂ 而下降，因为光氧化会产生 H₂CO₃ (H⁺, HCO₃^-)