去离子水设备的概念，什么是去离子水设备？

经常有客户咨询什么是去离子水设备，他们知道自己的同行都在用去离子水设备。知道去离子水，在他们的产品品质方面起了很大的作用，为了能让客户了解去离子水设备的概念，升邦水处理在这对什么是去离子水设备做下介绍。
一、概述
去离子水设备，简单的解释就是将水中的离子（钠离子、钾离子、钙离子、镁离子、氯离子、硫酸根离子、重碳酸根离子、硅等）去除去，使水的电导率降低，电阻率升高，电导率与电阻率互为倒数，各行业对出水的水质不一样，所以去离子水设备，所选择的工艺不一样，费用也就不一样。去离子水设备，也可称为纯水设备，超纯水设备，反渗透设备，所生产出来的水，也叫去离子水，纯水，超纯水......只是叫法不一样而已。如果您不知道出水水质要达到什么标准，只要您告诉我您是生产哪种产品，我们就根据行业所需去离子水出水水质，选择适合您的工艺流程，设计满足您要求的出水水质的方案及报价。

随着社会的发展，工业经济的腾飞，工业经济时代的到来，原本陌生的去离子水设备，现已普遍走进到各个大、小型实验室，工业生产当中，广泛应用于各个行业。追述去离子水设备的发展，也经历了树脂交换、膜过滤（反渗透 ）、电除盐等几个阶段。 去离子水是指除去了呈离子形式杂质后的纯水。国际标准化组织ISO/TC 147规定的“去离子”定义为：“去离子水完全或不完全地去除离子物质，主要指采用离子交换树脂处理方法。”现在的工艺主要采用RO反渗透的方法制取。应用离子交换树脂去除水中的阴离子和阳离子，但水中仍然存在可溶性的有机物，可以污染离子交换柱从而降低其功效，去离子水存放后也容易引起细菌的繁殖。 在半导体行业中，去离子水被称为“超纯水”或是“18兆欧水”。
二、去离子水设备主要生产工艺　　
去离子水的工艺大致可分为四种
第一种：采用阳阴离子交换树脂取得的去离子水，一般通过之后，出水电导率可降到10us/cm以下，再经过混床就可以达到1us/cm以下了。但是这种方法做出来的水成本极高，而且颗粒杂质太多，达不到理想的要求。用离子交换树脂其优点在于初投资少，占用的地方少，但缺点就是需要经常进行离子再生，耗费大量酸碱，而且对环境有一定的破坏性。目前已较少采用了。

 
第二种：预处理（即砂碳过滤器+精密过滤器）+反渗透+混床工艺，这种方法是目前采用最多的，因为反渗透投资成本也不算高，可以去除90%已上的水中离子，剩下的离子再通过混床交换除去，这样可使出水电导率：0.06左右。这样是目前最流行的方法。

 
第三种：采用两级反渗透方式，其流程如下： 自来水→多介质过滤器→活性炭过滤器→软化水器→中间水箱→低压泵→精密过滤器→一级反渗透→PH调节→混合器→二级反渗透（反渗透膜表面带正电荷）→纯水箱→纯水泵→微孔过滤器→用水点 ，其特点为初投次比采用离子交换树脂方式要高，但无须树脂再生。其缺点在于相关膜原件需定期清洗或更换，水质相对来说不是太高，大都只能做到1us/cm左右，所以在不质要求更高的时候常采用一级反渗透后面再用混床（阴阳复床）把关。

 
第四种：前处理与第二种方法一样使用反渗透，只是后面使用的混床采用EDI连续除盐膜块代替，这样就不用酸碱再生树脂，而是用电再生。这就彻底使整个过程无污染了，经过处理后的水质可达到：15M以上。但这这种方法的前期投资比较多，运行成本低。根据各公司的情况做适当的投资。最好不过了。 其流程如下： 原水→多介质过滤器→活性炭过滤器→软化水器→中间水箱→低压泵→PH值调节系统→高效混合器→精密过滤器→高效反渗透→中间水箱→EDI水泵→EDI系统→微孔过滤器→用水点 ，这是目前制取超纯水最经济，最环保的超纯水制备工艺，不需要用酸碱进行再生便可连续制取超纯水，对环境没什么破坏性。其缺点在于初投资相对以上两种方式过于昂贵。

（一）离子交换设备　　

 
离子交换系统是通过阴、阳离子交换树脂对水中的各种阴、阳离子进行置换的一种传统水处理工艺，阴、阳离子交换树脂按不同比例进行搭配可组成离子交换阳床系统，离子交换阴床系统及离子交换混床系统，而混床系统又通常是用在反渗透等水处理工艺之后用来制取超纯水，高纯水的终端工艺，他是目前用来制备超纯水、高纯水不可替代的手段之一。其出水电导率可低于1uS/cm以下，出水电阻率达到1MΩ.cm以上，根据不同的水质及使用要求，出水电阻率可控制在1~18MΩ.cm之间。被广泛应用在电子、电力超纯水，化工，电镀超纯水，锅炉补给水及医药用超纯水等工业超纯水，高纯水的制备上。

 
工作原理

  
采用离子交换方法，可以把水中呈离子态的阳、阴离子去除，以氯化钠(NaCl)代表水中无机盐类，水质除盐的基本反应可以用下列方程式表达：

 
1、阳离子交换树脂：R—H+Na+ R—Na+H+

 
2、阴离子交换树脂：R—OH+Cl- R—Cl+OH-

 
阳、阴离子交换树脂总的反应式即可写成：

 
RH+ROH+NaCl——RNa+RCL+H2O

 
由此可看出，水中的NaCl已分别被树脂上的H+和OH-所取代，而反应生成物只有H2O，故达到了去除水中盐的作用。

 
离子交换设备是传统的去离子水设备，它的产水水质稳定，造价相对较低。在以往的电厂锅炉补给水都是采用阳床+阴床+混床处理工艺。

 
近年来，随着反渗透、EDI等工艺的发展，离子交换设备操作复杂，不容易实现自动化，浪费酸碱，运行成本高等缺点更加突出，目前更多的应用于反渗透的深度处理。

 
小型的离子交换设备常采用有机玻璃交换柱，有利于观察树脂运行情况。如混合离子交换器再生分层是否充分，阳离子是否“中毒”等，树脂损耗情况等。

 
大型的离子交换设备则采用碳钢内衬环氧树脂或衬胶，中间预留可视装置，以便于离子再生时在线观测再生液水位状况。

（二）反渗透设备　　

 
反渗透技术是近几年来才在我国发展起来的一项现代高新技术。反渗透就是对溶液施加一个大于渗透压的压力，使水透过特制的半透膜，从溶液中分离出来。因为这个过程和渗透现象相反，所以称为反渗透。按各种物料的不同渗透压，就可以对某种溶液使用大于渗透压的反渗透方法，达到对溶液进行分离、提取、纯化和浓缩的目的。反渗透装置，主要是分离溶液中的离子范围，它无需加热，更没有相变过程，因此比传统的方法能耗低。反渗透装置体积小，操作简单，适用范围比较广。用反渗透装置，处理工业用水，不耗用大量酸碱，无二次污染，它的运行费用也比较低。反渗透膜分离技术，简称RO技术。我公司生产的RO纯水机可使回收率达到75%，脱盐率高达98%以上，而且关键部件反渗膜为美国进口产品，使出水水质得到保证且出水水质稳定。系统预处理部分的设备均采用进口多路阀控制，使整个系统操作简单，技术含量高，而且RO纯水机还可减少酸碱的排放量，有利于环境保护。反渗透纯水设备根据不同的源水水质采用不同的工艺。一般自来水经一级反渗透系统处理后，产水电导率＜10μS/cm，经双级反渗透设备后产水电导率＜2μS/cm甚至更低，在反渗透系统后辅以离子交换设备或EDI设备可以制备超纯水，使电阻率达到18兆欧姆(电导率=1/电阻率)。

 
双级反渗透就是第一级反渗透的透过水经调整PH值后，再由第二级高压泵送进第二级反渗透系统处理，从而获得透过水的过程。一级反渗透的系统脱盐率≥99.5%。这样就能使含盐量在1000ppm以下的原水，不经过离子交换直接处理到符合《GB17323-1998》瓶装饮用纯净水标准中的理化指标。

 
工作原理

 
渗透现象在自然界是常见的，比如将一根黄瓜放入盐水中，黄瓜就会失水而变小。黄瓜中的水分子进入盐水溶液的过程就是渗透过程。如果用一个只有水分子才能透过的薄膜将一个水池隔断成两部分,在隔膜两边分别注入纯水和盐水到同一高度。过一段时间就可以发现纯水液面降低了，而盐水的液面升高了。我们把水分子透过这个隔膜迁移到盐水中的现象叫做渗透现象。盐水液面升高不是无止境的，到了一定高度就会达到一个平衡点。这时隔膜两端液面差所代表的压力被称为渗透压。渗透压的大小与盐水的浓度直接相关。在以上装置达到平衡后,如果在盐水端液面上施加一定压力，此时，水分子就会由盐水端向纯水端迁移。液剂分子在压力作用下由稀溶液向浓溶液迁移的过程这一现象被称为反渗透现象。如果将盐水加入以上设施的一端，并在该端施加超过该盐水渗透压的压力，我们就可以在另一端得到纯水。这就是反渗透净水的原理。反渗透设施生产纯水的关键有两个，一是一个有选择性的膜，我们称之为半透膜，二是一定的压力。简单地说，反渗透半透膜上有众多的孔，这些孔的大小与水分子的大小相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大得多，因此不能透过反渗透半透膜而与透过反渗透膜的水相分离。在水中众多种杂质中,溶解性盐类是最难清除的.因此,经常根据除盐率的高低来确定反渗透的净水效果.反渗透除盐率的高低主要决定于反渗透半透膜的选择性。目前，较高选择性的反渗透膜元件除盐率可以高达99.7%。

（三）EDI设备　　

 
近几十年以来，混床离子交换技术（D）一直作为超纯水制备的标准工艺。由于其需要周期性的再生且再生过程中消耗大量的化学药品（酸碱）和工业纯水，并造成一定的环境问题，因此需要开发无酸碱超纯水系统。

 
正因为传统的离子交换已经越来越无法满足现代工业和环保的需求，于是将膜、树脂和电化学原理相结合的EDI技术成为水处理技术的一场革命。其离子交换树脂的的再生使用的是电能，而不再需要酸碱，因而更满足于当今世界的环保要求。

 
自从1986年EDI膜堆技术工业化以来，全世界已安装了数千套EDI系统，尤其在制药、半导体、电力和表面清洗等工业中得到了大力的发展，同时在废水处理、饮料及微生物等领域也得到广泛使用。

 
EDI超纯水设备优点

 
连续电除盐（EDI，Electro-deionization或CDI，Continuous Electrode ionization），是利用混合离子交换树脂吸附给水中的阴阳离子，同时这些被吸附的离子又在直流电压的作用下，分别透过阴阳离子交换膜而被去除的过程。此过程离子交换树脂不需要用酸和碱再生。这一新技术可以代替传统的离子交换( DI )装置，生产出电阻率高达18 MΩ•cm的超纯水。CEDI超纯水设备应用在反渗透系统之后，取代传统的混床离子交换技术生产稳定的超纯水。EDI技术与混合离子交换技术相比有如下优点:

 
①水质稳定

②容易实现全自动控制

③不会因再生而停机

④不需化学再生

⑤运行费用低

⑥厂房面积小

⑦无污水排放

EDI工作过程

一般自然水源中存在钠、钙、镁、氯化物、硝酸盐、碳酸氢盐等溶解物。这些化合物由带负电荷的阴离子和带正电荷的阳离子组成。通过反渗透（RO）的处理，95%-99%以上的离子可以被去除。RO纯水（EDI给水）电阻率的一般范围是0.05-1.0MΩ•cm，即电导率的范围为20-1μS/cm。根据应用的情况，去离子水电阻率的范围一般为5-18 MΩ•cm。另外，原水中也可能包括其它微量元素、溶解的气体（例如CO2）和一些弱电解质（例如硼，二氧化硅），这些杂质在工业除盐水中必须被除掉。但是反渗透过程对于这些杂质的清除效果较差。因此，EDI的作用就是通过除去电解质(包括弱电介质)的过程，将水的电阻率从0.05-1.0MΩ•cm提高到5-18 MΩ•cm。
 

图1表示了CEDI的工作过程。在图中，离子交换膜用竖线表示，并标明它们允许通过的离子种类。这些离子交换膜是不允许水穿过的，因此，它们可以隔绝淡水和浓水水流。

离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近，可以选择性地透过离子，其中阴离子交换膜只允许阴离子透过，不允许阳离子透过；而阳离子交换膜只允许阳离子透过，不允许阴离子透过。在一对阴阳离子交换膜之间充填混合离子交换树脂就形成了一个EDI单元。阴阳离子交换膜之间由混合离子交换树脂占据的空间被称为淡水室。将一定数量的EDI单元罗列在一起，使阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列，在离子交换膜之间添加特殊的离子交换树脂，其形成的空间被称为浓水室。在给定的直流电压的推动下，在淡水室中，离子交换树脂中的阴阳离子分别向正、负极迁移，并透过阴阳离子交换膜进入浓水室，同时给水中的离子被离子交换树脂吸附而占据由于离子电迁移而留下的空位。事实上离子的迁移和吸附是同时并连续发生的。通过这样的过程，给水中的离子穿过离子交换膜进入到浓水室被去除而成为除盐水。

带负电荷的阴离子（例如OH-、Cl-）被正极（+）吸引而通过阴离子交换膜，进入到邻近的浓水室。此后这些离子在继续向正极迁移中遇到邻近的阳离子交换膜，而阳离子交换膜不允许阴离子通过，这些离子即被阻隔在浓水中。淡水流中的阳离子（例如Na+ 、H+）以类似的方式被阻隔在浓水室。在浓水室，透过阴阳膜的离子维持电中性。

CEDI组件电流量和离子迁移量成正比。电流量由两部分组成，一部分源于被除去离子的迁移，另一部分源于水本身电离产生的H+和OH-离子的迁移。

在EDI组件中存在较高的电压梯度，在其作用下，水会电解产生大量的H+和OH-。这些就地产生的H+和OH-对离子交换树脂有连续再生的作用。
EDI组件中的离子交换树脂可以分为两部分，一部分称作工作树脂，另一部分称作抛光树脂，二者的界限称为工作前沿。工作树脂承担着除去大部分离子的任务，而抛光树脂则承担着去除弱电解质等较难清除离子的任务。
CEDI给水的预处理是EDI实现其最优性能和减少设备故障的首要条件。给水里的污染物会对除盐组件有负面影响，增加维护量并降低膜组件的寿命。

三、工艺选择　　

去离子水传统的制备工艺通常是采用离子交换树脂进行制取，但采用离子交换树脂通常需要经常性的进行树脂再生，即耗费物力又浪费人工，我们公司经过多年实践，同时结合最新的膜分离技术，常采用反渗透加离子交换系统（或EDI）相结合用来制备超纯水，该工艺与传统工艺相比具有运行成本低的优点（离子交换器的再生周期大大延长），运行可靠。与最新工艺相比具有造价低，耗材易得的优点。反渗透工艺技术先进，可靠。

四、去离子水设备适用范围　　

 
超纯水经常用于微电子工业、半导体工业、发电工业、制药行业和实验室。CEDI纯水也可以作为制药蒸馏水、食物和饮料生产用水、化工厂工艺用水，以及其它超纯水应用领域。

1、制取电子工业生产如显像管玻壳、显像管、液晶显示器、线路板、计算机硬盘、集成电路芯片、单晶硅半导体等工艺所需的纯水、高纯水；

2、制取热力、火力发电锅炉，厂矿企业中、低压锅炉给水所需软化水、除盐纯水；

3、制取医药工业所需的医用大输液、注射剂、药剂、生化制品纯水、医用无菌水及人工肾透析用纯水等；

4、制取饮料（含酒类）行业的饮用纯净水、蒸馏水、矿泉水，酒类酿造水和勾兑用纯水；

5、海水、苦咸水制取生活用水及饮用水；

6、制取电镀工艺用去离子水；电池（蓄电池）生产工艺的纯水；汽车、家用电器、建材产品表面涂装、清洗沌水；镀膜玻璃用纯水；纺织印染工艺所需的除硬除盐水；

7、石油化工业如化工反应冷却水；化学药剂、化肥及精细化工、化妆品制造过程用工艺纯水；

8、宾馆、楼宇、社区机场房产物业的优质供水网络系统及游泳池水质净化；

9、线路板、电镀、电子工业废水处理及回用；

10、生活、医院、制革、印染、造纸工业废水及垃圾渗沥液的处理；