当量电导率(FCE)对电去离子EDI性能的重要意义

  FCE(当量电导率)对于EDI系统性能非常重要。电去离子EDI系统出水水质取决于电导率、二氧化碳和二氧化硅的含量,而所有这些因素都可以通过FCE组合在一起表征。

  在实际运行中,为了使电去离子EDI系统正常工作,给水必须是高质量的反渗透(RO)渗透水,对RO渗透水进行详细的分析是提供预估FCE数据的依据。

  FCE能确定EDI系统运行的“负载”,能够较好地预测电去离子化性能。随着FCE的增加,EDI系统的负载增加,EDI产水品质将有所下降。

  理论解释如下:

  FCE通常是指电导率和离子的负载。离子的负载由总二氧化碳(CO2+HCO3 – + CO32-浓度为ppm级)和硅(SiO2浓度为ppm级)构成,而电导率加权的权重则与水处理经验有关。

  FCE经验公式如下:

  FCE(μS /cm)=电导率(μS /cm)+ 2.79 *(总二氧化碳,ppm) + 1.94 *(二氧化硅,ppm)

  式中,总CO2 (ppm)是CO2、HCO3 – 和CO32-的浓度之和。

  这一点很重要,原因有二。首先,随着pH值的变化,二氧化碳的总量保持不变,但存在的形式会从一种转化为另一种形式;其次,离子交换树脂对二氧化碳及其离子形式的吸收较弱,这便增加了EDI的负载。例如:电导率为5μS /cm,CO2浓度为3ppm,HCO3浓度为3ppm,SiO2浓度为1ppm,则:FCE= 5 + 2.79 * 6 + 1.94 * 1 = 23.7μS /cm

  注意:在这个例子中许多用户只会考虑EDI的负载5μS /cm,但实际上EDI负载几乎是24μS /cm。显而易见,CO2和HCO3对电去离子化的负荷有显著的贡献。在pH =7.0的EDI内部,大部分的CO2以碳酸氢盐离子(HCO3)的形式存在。而美国SnowPure公司“Electropure EDI CAD™ ”模拟设计程序为设计工程师和用户自动计算FCE。

  

  FCE和电去离子化理论:

  EDI模块内充满了离子交换树脂,可以从给水中去除离子负载,然后为带电物质向阳极(+)和阴极(-)迁移/扩散提供介质,它们穿过离子交换膜进入浓缩室,然后被带走,迁移/扩散的结果是产生了超纯水。

  EDI模块内部这种树脂填充分布可以被认为是一个“工作床” 和一个“抛光床”。“工作床”可以被认为是阴阳离子和HCO3– 被吸收的地方。EDI模块内部的“工作床”的高度与FCE大致成正比,“工作床”可以使EDI的出水达到0.1μS /cm,或10 Megohm-cm (10 MΩ)。“抛光床”的高度随着“工作床”高度的增加而减小,而“抛光床”的高度会进一步提高EDI的出水纯度并去除SiO2等其它弱电解质离子。

  因此,为了获得最高的纯度的EDI产水,必须将EDI 模块内部“抛光床” 高度最大化,因此必须给水的FCE降到最低。

  具体如下图:

  降低FCE的方法如下:

  1. 通过使用高质量的反渗透膜和控制反渗透进水pH值来增加反渗透的脱盐率;
  2. 二级RO系统中,可以在二级RO系统进水前注入氢氧化钠,调节二级RO进水pH值, 以此方法来提高二级RO对于CO2经的脱除率和RO的脱盐率,经过两级RO后使得EDI的最佳FCE为:1-5μS /cm,通常用于火力发电或供热机组,电子、半导体等领域工业除盐水、超纯水(高纯度和低硅水平的水质对高参数发电机组、半导体芯片质量是至关重要的)。
  3. 单级RO可以实现FCE值:10-30μS /cm,而这主要依赖于给水和二氧化碳,符合制药PW生产和许多工业需求的要求。向RO系统中设置GTM膜脱气系统以去除溶解的CO2气体(GTM进水pH值应小于6.1,以获得最佳的CO2去除效果)。RO+GTM可以实现FCE的值为5-15μS /cm,这适合于特定进水水质条件和产水品质要求不高的纯水、除盐水领域。

  综上所述,FCE代表电去离子EDI系统的负载,是EDI产水性能的主要预测指标。了解FCE对超纯水系统的设计具有重要意义,为EDI系统的预处理提供了最佳选择。

 

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