影响EDI水处理设备（超纯水）系统运行因素

1、什么是电子数据交换（EDI）？

EDI是一种新型的除盐工艺，它通过用氢离子或氢氧根离子将反渗透水中残留的盐类进行交换，并将这些盐类送入浓水流中，从而实现去盐。该技术将电渗析和离子交换相结合。

2. EDI的工作原理

交换反应在膜块的纯化室内进行。在这里，阴离子交换树脂利用氢氧根离子（OH-）与溶解盐中的阴离子（例如氯离子Cl-）进行交换。同时，阳离子交换树脂则用氢离子（H+）来替换溶解盐中的阳离子（如Na+）。膜块两端的阳极（+）和阴极（-）之间施加直流电场，这使得交换到树脂上的离子沿着树脂粒表面迁移并通过膜进入浓水室。

阳极吸引负电离子（如Cl-和OH-），这些离子通过阴离子选择膜进入相邻的浓水流，但被阳离子选择膜阻挡，因此保留在浓水流中。同时，阴极吸引浓水流中的阳离子（如Na+和H+）。这些阳离子通过阳离子选择膜进入相邻的浓水流，同样被阴离子选择膜阻挡，从而滞留在浓水流中。当水流经这两个平行的室时，离子在纯水室内被去除，并在相邻的浓水流中聚集，随后被浓水流带走。纯水和浓水中的离子交换树脂是EDI技术的核心。

在纯水室的离子交换树脂中，一个重要现象发生。在高电势差的局部区域，电化学反应导致水分解，产生大量的H和OH。这种局部的H和OH生成使混床自理交换树脂能够持续再生，而无需额外添加化学药品。

3，EDI概述

市政自来水→原水箱→原水泵→石英砂过滤器→活性炭过滤器→保安过滤器→一级增压泵→一级RO反渗透→中间水箱→二级增压泵→二级RO反渗透→纯水箱→纯水泵→ 0.45微米精密过滤器→ TOC去除器→ EDI装置→电阻率仪→抛光混床→ 0.22微米精密过滤器→电阻率仪→清洗机

4、运行影响因素

A、EDI进水电导率的影响。

在相同的操作电流条件下，随着原水电导率的增加，EDI对弱电解质的去除效率下降，出水的电导率也随之上升。当原水电导率较低时，离子含量相对较少，这样低浓度的离子会在淡室中形成较大的电动势梯度，增强水的解离程度，极限电流增大，从而产生更多的H+和OH-离子，促进淡室内阴阳离子交换树脂的良好再生效果。

B、工作电压对电流的影响。

随着工作电流的增加，产水的水质逐渐改善。然而，如果在达到一定高点后继续增加电流，由于电解过程中生成的H+和OH-离子数量过多，虽然有部分用于再生树脂，但大量的多余离子会作为载流离子导电。这会导致载流离子在移动时的积累和堵塞，甚至可能出现反扩散现象，最终导致产水水质下降。

C、浊度和污染指数（SDI）的影响。

EDI组件的产水通道内填充了离子交换树脂。如果浊度或污染指数过高，会导致通道堵塞，从而造成系统压差上升和产水量减少。

D、硬度的影响因素。

如果EDI中进水的残余硬度过高，会引起浓缩水通道膜表面结垢，导致浓水流量降低和产水电阻率下降。这会影响产水质量，严重时甚至可能堵塞组件的浓水和极水流道，从而因内部过热而损坏组件。

E、总有机碳（TOC）的影响。

如果进水中的有机物含量过高，会导致树脂和选择透过膜遭受有机污染，从而引起系统运行电压增加，产水水质变差。此外，这还可能在浓缩水通道中形成有机胶体，造成通道堵塞。

F、进水中二氧化碳的影响。

在进水中，CO2生成的HCO3-是弱电解质，容易透过离子交换树脂层，从而导致产水水质下降。

G、总阴离子含量（TEA）的影响。

较高的TEA会导致EDI产水电阻率降低，或者需要提高EDI的运行电流；而过高的运行电流则会使系统电流增加，极水中的余氯浓度升高，从而对极膜的使用寿命产生不利影响。此外，进水的温度、pH值、SiO2含量及氧化物等因素也会对EDI系统的运行产生影响。

5、进水水质管理

A、控制进水的电导率。

严格控制前处理过程中的电导率，将EDI进水电导率调至低于40μS/cm，可以确保出水电导率符合标准，同时有效去除弱电解质。

B、工作电压和电流的调节。

在系统运行时，必须选择合适的工作电压和电流。同时，由于EDI净水设备的电压-电流曲线存在一个极限电压-电流点，这个点与进水水质、膜和树脂的性能以及膜的结构等因素密切相关。为了确保能够电离一定量的水，从而产生足够的H+和OH-离子以再生一定量的离子交换树脂，所选定的EDI净水设备的工作电压和电流必须高于该极限点。

C、进水中二氧化碳的控制。

可以在RO之前添加碱性物质来调节pH值，从而最大限度地去除CO2。此外，还可以使用脱气塔和脱气膜来去除CO2。

D、控制进水的硬度。

可以在去除二氧化碳的基础上，对反渗透（RO）的进水进行软化和加碱处理。当进水的盐分含量较高时，可以考虑增加一个级别的反渗透或采用纳滤技术来进一步去盐。

E、TOC的管理。

根据其他指标的要求，增加一级RO以满足这些需求。

F、控制浊度和污染指数。

浊度和污染指数是反渗透（RO）系统进水控制的重要指标之一，合格的RO出水通常能够满足电去离子（EDI）的进水要求。

G、铁的控制。

在运行过程中，控制EDI进水的铁含量需低于0.01mg/L。如果树脂出现“中毒”现象，可以使用酸溶液进行再生处理，效果较为理想。

H、EDI系统进水的水质标准要求。

根据以上各方面的分析，EDI进水的水质要求如表所示，能确保出水指标符合电子行业半导体制造对高纯水的要求。

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