Hệ thống xử lý nước EDI

 

 

Hệ thống EDI là viết tắt của từ “electrodeionization” của tiếng Anh, nghĩa là “điện cực hóa”. Ngày nay công nghệ EDI đã trở nên phổ biến trong ngành lọc nước. Quy trình lắp đặt một hệ thống EDI thường được sử dụng sau quá trình thẩm thấu ngược (RO) để đánh bóng nước đã xử lý qua RO nhằm loại bỏ khoáng để thu được nước có mức độ dẫn điện và hàm lượng silica thấp. EDI sử dụng kết hợp màng bán thấm, nhựa trao đổi ion và điện trường trực tiếp để tạo ra nước siêu tinh khiết chất lượng cao. Hạt nhựa trao đổi ion được tái sinh liên tục mà không cần dừng máy và cũng không cần sử dụng hóa chất tẩy rửa. Do đó công nghệ EDI được đánh giá là một giải pháp thay thế cho các phương pháp khử ion thông thường.

Công nghệ EDI là một giải pháp thay thế tuyệt vời cho hệ thống khử ion thông thường. Nó có thể sản xuất liên tục nhất quán nước có điện trở suất ổn định 18 MΩ*CM.

Các ứng dụng điển hình của hệ thống lọc nước EDI là nước cấp nồi hơi tại các nhà máy nhiệt và điện, xử lý nước trong ngành công nghiệp điện tử, ngành dược phẩm, bệnh viện và phòng thí nghiệm.

 

 

Hệ thống EDI hoạt động như thế nào?

Để hiểu kỹ hơn về cách thức hoạt động của công nghệ lọc EDI trong thực tế, chúng ta hãy đi đến cấp độ phân tử và xem xét một số loại nước có chứa ion nhé

 

• Cations & Anions có trong nước cấp vào EDI. 

Nước chứa các cation tích điện dương (dấu cộng) và các anion tích điện âm (dấu trừ)

 

• Một cặp điện cực được lắp vào mô-đun EDI. 

Khi ta lắp một cặp điện cực vào và cấp cho nó một dòng điện, điện trường sẽ đẩy các anion về phía dương, đồng thời đẩy các cation vè phía ngược lại là cực âm.

 

 

• Màng trao đổi ion trong EDI cho phép các ion cụ thể đi qua. 

Khi chèn một màng trao đổi ion làm bằng chất liệu nhựa chọn lọc cation, nó sẽ chặn dòng chảy của các anion và phân tử nước. Chỉ các cation mới có thể đi qua phía bên kia. Khi chúng ta chèn một màng trao đổi ion khác làm bằng nhựa chọn lọc anion, nó sẽ chặn dòng chảy của các cation và phân tử nước. Chỉ các anion mới có thể đi qua phía bên kia.

Cấu hình màng và điện cực này đã tạo thành khung của mô-đun EDI.

 

 

• Bề mặt của các hạt nhựa tạo thành một đường dẫn điện trong modul EDI. 

Tuy nhiên, quá trình này bị hạn chế bởi tốc độ chậm mà tại đó các ion di chuyển trong nước. Trên thực tế, độ dẫn điện thấp của nước sẽ cản trở quá trình loại bỏ ion. Nói cách khác, khi nước trong ngăn chứa sản phẩm càng tinh khiết thì điện trở của loại nước này càng tăng. Công nghệ EDI đã giải quyết vấn đề này bằng cách kẹp hỗn hợp nhựa chọn lọc cation và anion giữa hai màng. Diện tích bề mặt lớn hiện được cung cấp bởi các hạt nhựa giúp loại bỏ hiệu quả lực cản khuếch tán ion và cho phép các ion di chuyển tự do. Ngay cả trong dung dịch nước siêu tinh khiết, bề mặt của các hạt nhựa hoạt động như một đường dẫn điện, hoạt động hiệu quả như một cầu nối để các ion di chuyển nhanh hơn về phía bề mặt màng nhanh hơn so với khi chúng chỉ ở trong nước.

 

 

• Mô-đun EDI chứa một loạt nhiều ngăn lọc. 

Lùi lại một bước trên đây để xem mô-đun EDI được cấu tạo như thế nào, chúng ta có thể thấy rằng nếu chúng ta di chuyển các điện cực ra xa nhau hơn và tiếp tục thêm các hạt nhựa được kẹp giữa các màng chọn lọc cation và anion, chúng ta sẽ tạo ra một loạt nhiều ngăn lọc xen kẽ với các ngăn nơi tập trung các ion.

 

 

• Quy trình hoạt động của mô đun hệ thống EDI.

Khi nước cấp được bơm vào hệ thống, nó được chuyển vào các ngăn riêng biệt, cụ thể là ngăn cô đặc và ngăn làm sạch hoặc pha loãng. Vì chỉ có các ion mới có thể đi qua màng nên các dòng nước này vẫn được tách ra trong suốt quá trình. Các ion di chuyển và tích tụ trong các ngăn cô đặc, nơi chúng bị cuốn trôi vào dòng nước thải. Nước ra khỏi ngăn này chứa nồng độ ion cao hơn khoảng 10-20 lần so với nước cấp ban đầu. Nước này có thể được rút cạn hoặc thu hồi để xử lý tiếp.

 

Ở phía trên cùng của các ngăn tinh lọc, nồng độ ion ở mức cao nhất. Tại đây, bề mặt của các hạt nhựa hoạt động như một đường dẫn điện giúp di chuyển các ion đến màng một cách hiệu quả. Ở đầu dưới của ngăn lọc, nơi đó nồng độ ion đã giảm xuống  đến mức (ppt), điện trường trở nên tập trung giữa các hạt nhựa và nước xung quanh.

Khi điện thế cục bộ này vượt quá khoảng 8/10 volt, các phản ứng điện hóa xảy ra, phân tách các phân tử nước thành các ion H+ và OH-. Về bản chất là axit và xút. Axit và xút được tạo ra trong mô-đun tái sinh hạt nhựa bằng cách thay thế các ion vi lượng khác còn lại phần đính kèm của các ion H+ và OH-. Đây chính là qua trình diễn ra với các hạt nhựa trao đổi ion giống với quá trình tái sinh sử dụng axit và xút để tái sinh nhựa trao đổi ion trong các hệ thống khử ion thông thường.

Do đó ta thấy kết quả là hệ thống EDI không cần hóa chất để tái tạo tái sinh. Chỉ cần dòng điện làm tất cả các công việc. Về cơ bản, hệ thống hoạt động kết hợp đánh bóng nước và liên tục được tái tạo.

 

• Các phản ứng ion hóa xảy ra như thế nào

Chúng ta cùng xem các phản ứng ion hóa xảy ra trong nhựa trao đổi ở dạng hydro hoặc hydroxit trong thiết bị EDI sẽ loại bỏ các hợp chất bị ion hóa yếu được miêu tả dưới đây:

 

CO2 + OH- =>  HCO3-
HCO3- + OH- =>  CO32-
SiO2 + OH- =>  HSiO3-
H3BO3 + OH- =>  B(OH)4-
NH3 + H+ =>  NH4+

 

Ứng dụng của công nghệ EDI trong xử lý nước siêu tinh khiết 

Công nghệ xử lý nước EDI rất hữu ích cho bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu chất lượng nước tinh khiết cao và quy trình hoạt động liên tục nhất quán và kinh tế mà không được phép sử dụng hóa chất nguy hiểm. Một số ví dụ:

• Tái sử dụng nước dư trong ngành thực phẩm và đồ uống
• Sản xuất hóa chất. Nước cấp nồi hơi. Sản xuất điện
• Công nghệ sinh học. Mỹ phẩm. Y tế, các phòng thí nghiệm. Ngành công nghiệp dược phẩm
• Thiết bị điện tử & Vi điện tử. Sản xuất chất bán dẫn
• Giảm SiO2 có thể ion hóa và TOC (tổng carbon hữu cơ)

Ngay khi lắp đặt, các thiết bị EDI hoạt động khá đáng tin cậy, cung cấp cho khách hàng nước sản xuất có độ tinh khiết cao để cấp cho lò hơi nhà máy điện hoặc nước rửa vi mạch. Nước được sản xuất đã đáp ứng hoặc vượt trên các thông số kỹ thuật về nước có độ tinh khiết cao của khách hàng. Ngoài ra, khi cần làm sạch bằng dòng pha loãng do tắc nghẽn, chất lượng sản phẩm được phục hồi hoàn toàn.

 

 

Những lợi ích, thuận lợi khi sử dụng hệ thống EDI

• Những thuận lợi

Để thay thế cho quy trình trao đổi ion truyền thống hơn, EDI mang lại những tiến bộ về cả năng lượng và chi phí vận hành cho hệ thống xử lý nước có độ tinh khiết cao. Bằng cách loại bỏ yêu cầu tái sinh định kỳ của nhựa trao đổi ion, lợi ích môi trường cũng được thực hiện bằng cách tránh xử lý và xử lý axit và hóa chất ăn da được đưa đến địa điểm.

Là một giải pháp thay thế cho các công nghệ trao đổi ion truyền thống, công nghệ EDI tiết kiệm cải thiện cả chi phí năng lượng và chi phí vận hành cho các hệ thống thiết bị lọc nước siêu tinh khiết EDI. Bằng cách loại bỏ yêu cầu tái sinh định kỳ nhựa trao đổi ion, lợi ích cho môi trường môi trường bằng cách loại bỏ việc xử lý và thải bỏ axit và hóa chất ăn mòn ra môi trường.

 

 

• Ưu điểm

Một số ưu điểm của EDI so với các hệ thống trao đổi ion thông thường là:

• Hoạt động đơn giản và liên tục. 
• Loại bỏ hoàn toàn hóa chất tái sinh. 
• Chi phí vận hành và bảo trì tiết kiệm. 
• Tiêu thụ ít điện năng. Không gây ô nhiễm, an toàn và đáng tin cậy
• Nó yêu cầu rất ít van tự động hoặc trình tự điều khiển phức tạp cần sự giám sát của người vận hành. 
• Không gian lắp đặt nhỏ. Cơ chế hoạt động tạo ra nước tinh khiết cao trong một dòng chảy liên tục.
• Hệ thống loại bỏ hoàn toàn các hạt vô cơ hòa tan, khi kết hợp với tiền xử lý thẩm thấu ngược, nó loại bỏ hơn 99,9% ion khỏi nước

 

Những chú ý khi sử dụng công nghệ EDI

• Hàm lượng độ cứng nước nguồn

Công nghệ khử khoáng EDI chỉ thích hợp sử dụng với nước nguồn có độ cứng <1 ppm.

• Loại bỏ khí CO2

Các thiết bị EDI đòi hỏi hoạt động với nước nguồn đã được xử lý qua hệ thống thẩm thấu ngược RO và đòi hỏi hệ thống RO phải xử lý tốt vấn đề khí carbon dioxide. Nếu CO2 lọt qua màng RO sẽ phân ly và nâng cao độ dẫn điện của nước. Bất kỳ loại ion nào được hình thành từ khí carbon dioxide sẽ làm giảm điện trở suất đầu ra của nước DI do hệ EDI tạo ra.

Việc quản lý CO2 trong nước thường được xử lý theo một hoặc hai cách: Độ pH của nước có thể được điều chỉnh để cho phép màng RO loại bỏ các loại ion và carbon dioxit có thể được loại bỏ khỏi nước bằng cách sử dụng dải khí. Hoặc hệ thống RO cấp 2 được khuyến khích sử dụng.

Trong một số điều kiện cho phép tốt nhất nên trang bị một thiết bị khử khí CO2 tiêu chuẩn vào sau hệ RO cấp 2 và trước các thiết bị EDI.

 

 

Quý khách vui lòng tham khảo một số công trình hệ thống EDI do An Thy lắp đặt