Electropure EDI（十）通过RO和EDI技术除硅

一、硅及处理意义

在发电和半导体应用中，硅是需要从水中去除的较为重要的矿物质之一，同时也是最难去除的矿物质之一。硅的化学性质很复杂。从最基本的层面来讲，硅以 “胶体硅” 和 “活性硅” 这两种形式存在。给水中的硅含量取决于所在地区的地质情况以及水源是地表水还是井水。原水中的硅含量范围从低于 2ppm（百万分比浓度）到超过 100ppm 不等。

二、膜工艺对硅的去除

超滤（RO）和反渗透（RO）等物理膜处理工艺能有效去除胶体硅以及大部分活性硅。

三、RO和EDI除硅原理

RO或电去离子（EDI）对活性硅的去除取决于其电荷情况。由于硅酸的 pK1 值为 9.8，在接近中性 pH 值 7.0 时，硅几乎不带电荷。这种不带电荷的特性使得它难以与离子交换树脂进行交换，也难以通过RO或EDI工艺去除；不过将 pH 值提高到 9.8 以上有助于增强去除的驱动力。

四、硅结垢问题与预防

结垢问题硅结垢也是一个问题。在 25℃、pH 值为 6 – 8 的条件下，硅的溶解度仅为 120ppm。这意味着回收率为 75% 的、硅含量为 30ppm 的RO进水将会开始结垢。
预防技术针对硅结垢有两种预防技术。一种是在RO过程中使用硅阻垢剂，其作用机制是延缓固态硅的形成。另一种是提高 pH 值，这能提高硅的溶解度极限。在 pH 值为 0 时，硅的溶解度可高达 310ppm。当然，如果进水未经过软化处理，高 pH 值会导致硬度结垢。

五、RO组件对硅的截留情况

商用RO组件对硅的透过率大约是氯离子透过率的两倍。大多数螺旋卷式RO组件制造商声称，高品质膜元件对硅的截留率可达 99.7%。对于一个设计良好且采用高品质元件的RO系统来说，99.0% – 99.5% 是一个较为合理的硅截留率。

六、RO产水中硅含量的控制

在硅含量为 20ppm 的进水、回收率为 75% 且采用截留率为 99.0% 的元件的情况下，RO产水（也是EDI的进水）中的硅含量可维持在 0.5ppm。对于进水硅含量较高的情况，RO系统应采用更高品质的RO元件或降低回收率进行设计。采用截留率为 99.7% 的元件且回收率为 65% 时，RO进水的硅含量可高达近 90ppm。

七、维持EDI进水硅含量的重要性

将EDI进水的硅含量维持在 0.5ppm 以下非常重要，这样做是为了：・避免EDI浓水中出现结垢现象・在高品质EDI产水中尽可能降低硅含量水平。

八、EDI工艺中有效去除硅的策略

高品质的 RO 系统（用于去除进水硅）高品质RO组件b. 提高RO进水的 pH 值.c. 采用 HERO™工艺（高效RO工艺）
去除CO2

CO2会在EDI过程中与硅产生竞争

a.在RO前使用方解石介质去除CO2

b.通过将 pH 值调至≥8.3 利用RO去除CO2

c.通过多级RO去除CO2

d.在RO后使用 Liqui – Cel™去除CO2

EDI电压
EDI电压过低可能导致结垢
EDI电压过低可能导致硅去除率偏低
EDI电压需要在抛光床区域有效裂解水

备注：关于 HERO™工艺，详见美国专利 5,925,255。例如，海德能公司的 CPA4 膜，或 KOCH 的 TFC – XR。