低含鹽量時工況：
這種工況是指EDI用于制備超純水和純水時的工況.所謂超純水是指將水質中電解質幾乎*除去,又將水中不離解的膠體物質、氣體及有機物均去除至很低程度的水.超純水中的剩余含鹽量應在0.1ｍｇ/Ｌ以下,在25℃時水的電導率應小于0.1μＳ/ｃｍ.所謂純水是指將水中易去除的強電解質去除,又將水中難以去除的硅酸及二氧化碳等弱電解質去除至一定程度的水.純水中剩余含鹽量應在0.1ｍｇ/Ｌ以下,在25℃時水的電導率應為0.1～1μＳ/ｃｍ.純水又稱去離子水,或深度脫鹽水.
制備超純水和純水的任何一種脫鹽處理系統,一般都配有混床用它作為zui后對水質把關的精加工設備.許多論證表明,ＲＯ與代替混床的EDI相組合,其工藝性能*.由于采用EDI,不需用化學藥劑再生,可無人值守,連續出水,所以EDIzui適于用來制備超純水和純水.
需用超純水和純水的用戶有兩種,一種是半導體、電子、醫藥等行業和科研用,它們對水質要求很高,多半為超純水,但單臺制水設備的容量不大,大多在5ｍ3/ｈ以下.另一種是火力發電廠用,它們需用純水作為高壓鍋爐的補給水,由于鍋爐補給水量很大,希望單臺制水設備的容量為100ｍ3/ｈ左右.火力發電廠采用EDI時,EDI的進水應為一級化學脫鹽水或ＲＯ出水,其水質應達到ＳｉＯ2<100μｇ/Ｌ,25℃時電導率<5μＳ/ｃｍ.EDI的出水至少應滿足一級化學脫鹽-混床系統出水標準:Sio2<20μｇ/Ｌ,25℃時電導率<0.2μＳ/ｃｍ.此時EDI的工況就屬于低含鹽量時的工況.
這時,EDI進水含鹽量很低,已比一般電滲析處理后的水低得多,因此,要討論EDI用于低含鹽量時的工況,zui初可忽略電滲析過程,只考慮離子交換作用.結果,在EDI投運不久,淡水室內的樹脂層就出現圖2(ａ)所示的離子交換層譜.這一層譜,自上而下,對陽離子,是Ｆｅ3+、Ｃａ2+(含Ｍｇ2+)和Ｎａ+失效層,Ｎａ++Ｈ+的工作層,以及Ｈ+保護層;對陰離子,則是ＳＯ42-、Ｃｌ-和ＨＣＯ3-(含ＨＳｉＯ3-)失效層,以及ＯＨ-保護層.
如果淡水室內所形成的這種離子交換層譜能穩定下來,這種離子交換層譜不出現明顯的變化(層譜伸長或收縮),這就表明進入淡水室內的一股欲處理水,當它從淡水室失效層頂部流到工作層底部時,其中所含的離子都已沿著流程不斷地從淡水室遷移至濃水室了.因為,這時失效層中樹脂本身已飽和,不可能再參與離子交換,欲處理水中的離子,在通過失效樹脂層時不被吸附住,而是受直流電場的作用發生電滲析橫向遷移,待到達工作底部,全部離子已遷移出淡水室.此時要注意到,在電場的作用下,樹脂不斷地進行著離子解吸和離子吸附,無論是縱向離子交換,還是橫向電滲析遷移,都是一個動平衡過程,不斷有離子進入和離子流出,進行著離子交換.
欲處理水流過工作層以后,水中電解質離子已全部除去,得到了高質量的超純水或純水.工作層下方的保護層,起保護出水水質的作用.用它保障由于某種原因偶爾有離子穿入保護層時能將它們截留住,不發生離子穿透現象.在穩定工況下,在失效層和工作層中都不應發生明顯的樹脂自再生作用.由于這些層中水溶液內離子濃度相對較高,在水溶液和顆粒表面或膜之間界面上也不容易發生濃差極化,所以不容易發生水電離,從而樹脂的自再生也不明顯.只有在保護層中,水內電解質離子極少,易發生濃差極化,才會使水電離產生Ｈ+和ＯＨ-離子,從而使得保護層中的樹脂保持Ｈ型和ＯＨ型.
如果從穩定工況轉入不穩定工況,如進入淡水室中電解質離子減少時,則離子交換層譜中的失效層和工作層收縮,空出來的原有工作層具備使水電離的條件,實現樹脂的自再生,使該層轉化為保護層.一旦工作層向下移至保護層消失時,會出現電解質離子穿透,水質惡化.這說明進入淡水室中電解質離子過多,已超出該EDI設備的工作能力.
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