电压

电压是将混合的离子从进水流中推向浓水流的驱动力。特定区域的电压梯度也会导致H₂O分裂成H⁺和OH^–离子，在EDI模块中这种持续不断的裂解和局部的高浓度区域使抛光层树脂一直保持H⁺和OH^–形态，因而可以充分的去除类似CO₂和硅等物质，这些也防止了细菌在EDI模块中的生长。多余的H⁺和OH^–也从进水流中被迁移到浓水流中，它们也参与到任何一种杂质离子在迁移地区的竞争。

最佳的电压范围首先取决于模块内部单元的数目。正常的工作电压范围近似是 5~8V/单元。参阅电源供给要求对于推荐的操作电压范围。最佳电压也取决于：

• 温度
• 浓水电导率
• 浓水流量比例（回收率）

要获得最高质量的水，就要设定一个理想的电压值。比这个电压值低，就没有足够的驱动力在淡水流出模块之前驱动离子经过淡水室的树脂床，然后穿过离子选择性膜；比理想值高时，则过压的产生将使过多的水发生裂解，并因此产生过强的电流，而且还将导致离子的极化作用，发生反扩散现象，这就会降低成品水的电阻率。

图一：产品外观图

在每种模块类型的设置范围之内，其最佳电压值将取决于离子负荷和水的回收率。高的进水离子负荷和高的回收率将导致浓水室中较高的离子浓度，这样就降低了整个模块的电阻。模块的电阻低可以导致最佳电压值的降低。

电流

在典型的标称电压下和进水电导率为2～10μS/cm条件下,EXL和XL系列模块的电流为0.5~3A，其电流同样可以低于0.5A，在高的进水电导率（如15~20μS/cm）将会导致高达6A或更高的电流。基本上，电流与迁移离子的总数成比例。这些离子包括RO淡水中的杂质离子，如Na+和Cl-，还包括由水裂解产生的H+和OH-。水的裂解率与特定区域的电压梯度有关，较高的树脂室的电压能够使较多的水裂解成可以迁移的H+和OH-。一部分电流的比例直接跟进水的离子含量（TDS，或μS/cm）成比例，另一部分与水的裂解成比例。电流的比例随过度电压非线性增大。“电流效率”是在EDI进水中所要求迁移的杂质离子的总电流的分数。如果模块电流高于预期，那可能是因为电压比最佳电压值设定高了，过度的水裂解导致了过度的电流。电流也取决于浓水流量，也即模块的水回收率，通常浓水流量是进水流量的10%，如果浓水流量低于要求，则浓水有更大的电导特性，那么电流就会上升。

稳定工作状态

通常，一个EDI模块会产生高品质的水，这是因为EDI模块有过量的混合离子交换树脂，在抛光区域呈H+和OH-形态。然而，工作条件改变之后，模块需要8~24小时来达到真正新的稳定状态。真正的稳定状态就是达到进入模块和离开模块的离子平衡。在稳定状态，离子的迁移动力和进入的离子速率相匹配，稳定状态对于微量离子如硅可以有长达2~4周的有效捕捉。如果电压降低或者离子负荷增加，树脂就开始吸附多余的离子。这种情况下，离开模块的离子比进入模块的离子少，最后达到一个新的平衡。在这时，“工作层”开始从底部附近向模块上部扩展。如果电压增加或者离子负荷降低，树脂就会将多余的离子释放到浓水流中，离开模块的离子就会大于进入模块的离子。在这时，“工作层”的位置就会靠近模块的进口。这就是随后的“再生”程序的工作机理。在运行过程中，模块中离子的平衡是判断EDI系统是否工作在稳定状态的非常有价值的工具。

• 稳定状态：出去的离子总数=进入的离子总数
• 模块离子填充：出去的离子总数<进入的离子总数
• 模块从过负荷恢复：出去的离子总数>进入的离子总数

离子特性

EDI系统去除离子的能力一部分取决于离子种类的属性。在标准的树脂床中，吸附力量和吸附动力取决于离子的大小、水合作用的程度和树脂的类型。在EDI中，离子电荷显得至关重要，因为它是驱动离子沿树脂表面到达离子选择性膜并且穿过膜的驱动力。

以下离子的大小是25ºC时水溶液中的有效尺寸。这些尺寸包括了完全水合作用。有效尺寸越大，扩散速率越慢，较大的离子EDI去除效果不太好。有效尺寸越大，电荷的贡献越大，树脂的吸附效果越差。

离子电荷越大，所加电压驱动离子穿过离子选择性膜的力就越大。这由较高的水合程度和扩散较慢的大而重的分子加以平衡。

下表列出了树脂对不同的离子的选择性。这是它们相对树脂的吸附强度的一个测量系数。较强地吸附就意味着较少地穿过树脂床或EDI模块。

Na+、Cl-、Ca2+、H+和OH-是容易被EDI去除的离子，所有这些离子能很好的被树脂吸附，并且有一个电荷从而不容易被极化，这些离子在EDI的“工作床”区域相当容易去除。

二氧化硅（SiO2）、硼酸（H3BO3）、二氧化碳(CO2)在正常运行和正常的pH值下，带有微弱的负电荷。正因为如此，它们会被微弱地吸附到树脂当中，所加的电压对它们也有微弱的驱动力。

要有效地去除这些离子，就要采用其他系统的一些方法：

• 进水最小的离子数量
• 进水最少的CO₂含量
• 在RO系统中最大的去除硅和硼

增加pH值可以增加它们的电荷和驱除电势。CO2可以作为一种气体在经过RO处理之前加以去处。硅酸（H2SiO3）的pK1为9.77。硼酸（H3BO3）的pK1为9.28。碳酸（H2CO3）的pK1为6.35。因此，用不太高的pH就可以去除碳酸氢盐离子；只有当pH>10时，才能有效地去除二氧化硅和硼酸。当然，要工作在高pH状态，必须首先去除过硬的阳离子。

在一个EDI系统中，提高进水的pH值达不到预期的目标，在EDI前简单的加入NaOH，会增加EDI“工作床”的离子负荷，且在“工作床”的末端又回到7.0，那么现在就会使“抛光床”变小。因此我们不建议提高EDI进水的pH值。