1. Definition von EDI und CEDI
EDI: vollständiger Name Elektrodeionisierung, englische Übersetzung von Elektrodeionisierung, auch bekannt als kontinuierliche Elektrodeionisierungstechnologie.
Im Wesentlichen integriert es Elektrodialysetechnologie und Ionenaustauschtechnologie. Durch die selektive Permeation von Kationen und Anionen durch Kationen- und Anionenmembranen und den Austausch von Ionen im Wasser durch Ionenaustauschharze wird unter Einwirkung elektrischer Felder eine gerichtete Migration von Ionen im Wasser erreicht, wodurch eine Tiefenreinigung und Entsalzung des Wassers erreicht wird und das beladene Harz durch durch Wasserelektrolyse erzeugte Wasserstoffionen und Hydroxidionen kontinuierlich regeneriert wird.
CEDI: vollständiger Name „Continuous Electrodeionization“, englische Übersetzung der kontinuierlichen Elektrodeionisierungstechnologie.
Das Grundprinzip ähnelt dem von EDI, aber im Gegensatz zum allgemeinen EDI werden bei CEDI auch Ionenaustauscherharze in die konzentrierte Wasserkammer (sogar in die äußerste Wasserkammer) gefüllt.
Aufgrund der oben genannten Unterschiede erfordert CEDI keine konzentrierte Wasserzirkulation (nicht den Wiederverwendungsprozess des Reflux-Front-End-Prozesses) und ist eine verbesserte Version von EDI.
2. Unterschiede zwischen EDI- und CEDI-Systemen
Aus den obigen grundlegenden Definitionen können wir ersehen, dass die Strukturen von EDI und CEDI im Wesentlichen gleich sind, mit Ausnahme der Füllung der konzentrierten Wasserkammer und der extremen Wasserkammer (nicht alle CEDI). Die Technologie basiert im Wesentlichen auf Elektrodialyse und Ionenaustauschtechnologie.
Die Grundstruktur von EDI und CEDI ist eigentlich die gleiche wie die der Elektrodialyse (ED), mit Gruppen von Frischwasserkammern und konzentrierten Wasserkammern in der Mitte und einer äußersten Wasserkammer auf jeder Seite.
Unter ihnen füllt das EDI-System hauptsächlich Ionenaustauscherharz in die Frischwasserkammer, um die Entsalzung und Regeneration abzuschließen. Die Struktur ist wie folgt:
CEDI füllt Ionenaustauscherharz nicht nur in die Süßwasserkammer, sondern auch in die konzentrierte Wasserkammer und sogar in die Polarwasserkammer (allgemein bekannt als Technologie zum vollständigen Füllen des Harzes).
Basierend auf den oben genannten Unterschieden in der Struktur von EDI und CEDI können die Unterschiede zwischen beiden kurz wie folgt zusammengefasst werden:
| EDI-System | CEDI-System | CEDI-System | |
| Typische Serie | E-CELL-MK-Serie (Suez/Veolia) | E-CELL-3X-Serie (Suez/Veolia) | ionpure-LXM-Serie (Yihua, ehemals Siemens) |
| Konzentrierte Wasserkammer | Gefüllt mit raffiniertem Salz (hochreines NaCl), wird der Widerstand der Membrangruppe durch zirkulierende Salzlösung reduziert; die Leitfähigkeit von konzentriertem Wasser liegt zwischen 200-400μs/cm | Gefüllt mit Ionenaustauscherharz wird der Widerstand der Membrangruppe durch Ionenaustausch reduziert, und eine Zirkulation von konzentriertem Wasser ist nicht erforderlich; die Leitfähigkeit von konzentriertem Wasser liegt zwischen 20-100μs/cm | Gefüllt mit Ionenaustauscherharz wird der Widerstandswert der Membrangruppe durch Ionenaustausch reduziert, und eine Zirkulation von konzentriertem Wasser ist nicht erforderlich; die Leitfähigkeit von konzentriertem Wasser liegt zwischen 20-100μs/cm |
| Polwasserkammer | 1-2 % des Polwassers werden abgelassen; das Anodenpolwasser produziert Chlor und das Kathodenpolwasser produziert Wasserstoff und Sauerstoff. | Es kommt zu einer Polwasserentladung; das Anodenpolwasser produziert Chlor und das Kathodenpolwasser produziert Wasserstoff und Sauerstoff. | Es gibt keine Polwasserableitung |
| Rohrleitung | 6 Ein- und Auslässe (Reinwasserkammer, Konzentratwasserkammer, Polwasserkammer); die Konzentratwasserkammer benötigt eine Umwälzpumpe zur Rückführung | 5 Ein- und Auslässe (die Frischwasserkammer und die Polwasserkammer teilen sich den Einlass); die konzentrierte Wasserkammer benötigt keine Umwälzpumpe zur Rückführung | 4 Ein- und Auslässe; die konzentrierte Wasserkammer benötigt keine Umwälzpumpe zur Rückführung |
| Recycling | Das konzentrierte Wasser wird in den Vorbehandlungstank zurückgeführt; das Polwasser muss gesammelt und verarbeitet oder über eine offene Rohrleitung abgeleitet werden. | Das konzentrierte Wasser wird in den Vorbehandlungs- oder Zwischenwassertank zurückgeführt; das Polwasser muss gesammelt und verarbeitet oder über eine offene Rohrleitung abgeleitet werden. | Das Konzentrat gelangt zurück in den Vorbehandlungstank oder Zwischentank (zweistufiges RO-System, eine Rückführung in den RO-Tank der ersten Stufe ist ebenfalls möglich) |
| Sonstiges | Gemeinsam genutztes Stromversorgungsmodul, der Ausfall eines einzelnen Moduls kann leicht zum Herunterfahren des Systems führen, eine SPS-Programmsteuerung ist erforderlich. | Unabhängiges Stromversorgungsmodul. Ein Ausfall des Stickstoffmoduls beeinträchtigt nicht den Betrieb der verbleibenden Module. Die Programmsteuerung ist einfach. | Unabhängiges Stromversorgungsmodul. Ein Ausfall des Stickstoffmoduls beeinträchtigt nicht den Betrieb der verbleibenden Module. Die Programmsteuerung ist einfach. |
Tatsächlich lässt sich aus dem vollständigen englischen Namen erkennen, dass die Trennlinie zwischen EDI und CEDI eigentlich sehr verschwommen ist.
Das CEDI-Konzept selbst hat kommerzielle Bedeutung (ionpure ist der Urheber der Anwendung der EDI-Technologie im Jahr 1987, doch später war der Marktanteil weitaus geringer als der der E-Cell-Serie von Suez).
Die Technologie der LXM-Serie ist der MK-Serie (Konzentratzirkulation) sicherlich überlegen, aber ihr Preis ist auch relativ hoch. Um die entsprechende technische Lücke widerzuspiegeln, entstand der Name CEDI, und vor der Elektrodeionisierung wurde Continuous hinzugefügt, um die bequemere und kontinuierlichere Rolle widerzuspiegeln.
Allerdings ist der Werbeeffekt offensichtlich nicht so gut wie von Siemens (der Muttergesellschaft von Ionpure) erwartet. Jeder ist daran gewöhnt, daher erkennen nur wenige Menschen den Unterschied zwischen den beiden. Abgesehen von der etwas mühsamen Installation gibt es fast keinen Unterschied in der Wasserqualität und das Preis-Leistungs-Verhältnis des Konkurrenten ist besser.
Im Laufe der Zeit wurde der Name CEDI sogar assimiliert. Es gibt weltweit nur EDI-Prozesse, und nur wenige Menschen werden den Unterschied zwischen CEDI und EDI-Technologie betonen. Niemand sagt, dass der EDI-Prozess in der Wasseraufbereitungstechnologie definitiv keine CEDI-Technologie ist, und nur wenige Menschen werden gesondert darauf hinweisen, dass es sich um CEDI-Technologie handelt.
Später brachte E-CELL das EDI-Modul der dritten Generation der -3X-Serie auf den Markt, das ebenfalls die konzentrierte Wasserkammer mit Harz füllte, die polare Wasserkammer jedoch nicht. Man betonte nicht, dass es sich um CEDI-Technologie handelte, sondern sagte nur, dass sie hauptsächlich für die industrielle kontinuierliche Entsalzung verwendet würden.
In diesem Moment ist mein Herz durcheinander. Streng genommen ist die -3X-Serie zweifellos eine Verbesserung der MK-Serie, aber wenn sie auf der von ionpure geförderten CEDI-Definition basiert, besteht offensichtlich immer noch ein Unterschied.
3. Einflussfaktoren und Steuerungsmaßnahmen von EDI/CEDI
1. Einfluss der Leitfähigkeit des Zulaufwassers
Bei gleichem Betriebsstrom nimmt mit zunehmender Leitfähigkeit des Rohwassers die EDI-Entfernungsrate schwacher Elektrolyte ab und die Leitfähigkeit des Abwassers nimmt ebenfalls zu.
Wenn die Leitfähigkeit des Rohwassers gering ist, ist auch der Ionengehalt gering und die geringe Ionenkonzentration führt dazu, dass auch der auf der Oberfläche des Harzes und der Membran in der Frischwasserkammer gebildete elektromotorische Kraftgradient groß wird, was zu einem verbesserten Grad der Wasserdissoziation, einer Erhöhung des Grenzstroms und einer großen Anzahl von H+ und OH- führt, sodass die Regenerationswirkung des in die Frischwasserkammer eingefüllten Anionen- und Kationenaustauschharzes gut ist.
Daher muss die Leitfähigkeit des Zulaufwassers kontrolliert werden, sodass sie unter 40 µs/cm liegt. Dadurch kann eine ausreichende Leitfähigkeit des Abwassers sichergestellt und schwache Elektrolyte entfernt werden.
2. Einfluss von Betriebsspannung und -strom
Mit zunehmender Arbeitsstromstärke verbessert sich die Wasserqualität des produzierten Wassers kontinuierlich.
Wird der Strom jedoch nach Erreichen des höchsten Punktes erhöht, werden aufgrund der übermäßigen Menge an H+- und OH--Ionen, die durch die Ionisierung des Wassers entstehen, viele überschüssige Ionen nicht nur zur Regeneration des Harzes verwendet, sondern fungieren auch als Trägerionen für die Leitung. Gleichzeitig kommt es aufgrund der Ansammlung und Blockierung einer großen Anzahl von Trägerionen während der Bewegung sogar zu einer Rückdiffusion, was zu einer Verschlechterung der Qualität des produzierten Wassers führt.
Daher ist es notwendig, die richtige Betriebsspannung und den richtigen Betriebsstrom auszuwählen.
3. Einfluss von Trübungs- und Verschmutzungsindex (SDI)
Der Wasserproduktionskanal der EDI-Komponente ist mit Ionenaustauscherharz gefüllt. Übermäßige Trübung und Verschmutzungsindex verstopfen den Kanal, wodurch der Systemdruckunterschied steigt und die Wasserproduktion abnimmt.
Daher ist eine entsprechende Vorbehandlung erforderlich und das RO-Abwasser erfüllt im Allgemeinen die EDI-Einlassanforderungen.
4. Einfluss der Härte
Wenn die Resthärte des Zulaufwassers im EDI zu hoch ist, führt dies zu Ablagerungen auf der Membranoberfläche des Konzentratwasserkanals, verringert die Konzentratwasserdurchflussrate, reduziert den spezifischen Widerstand des produzierten Wassers, beeinträchtigt die Wasserqualität des produzierten Wassers und blockiert in schweren Fällen die Konzentratwasser- und Polarwasserdurchflusskanäle der Komponente, was zur Zerstörung der Komponente durch interne Erhitzung führt.
Die CO2-Entfernung kann mit der Erweichung des RO-Zulaufwassers und der Zugabe von Alkali kombiniert werden; wenn der Salzgehalt des Zulaufwassers hoch ist, kann eine RO- oder Nanofiltration der ersten Stufe in Kombination mit einer Entsalzung hinzugefügt werden, um die Härte anzupassen.
5. Einfluss des TOC (Total Organic Carbon)
Wenn der organische Gehalt im Zulaufwasser zu hoch ist, führt dies zu einer organischen Verschmutzung des Harzes und der selektiven Permeabilitätsmembran, was zu einer Erhöhung der Systembetriebsspannung und einer Verschlechterung der Qualität des produzierten Wassers führt. Gleichzeitig können sich im konzentrierten Wasserkanal auch leicht organische Kolloide bilden und den Kanal verstopfen.
Daher kann es bei der Behandlung mit anderen Indexanforderungen kombiniert werden, um eine erste Stufe R0 hinzuzufügen und so die Anforderungen zu erfüllen.
6. Einfluss von Metallionen wie Fe und Mn
Metallionen wie Fe und Mn können eine „Vergiftung“ des Harzes verursachen, und die „Vergiftung“ des Harzes durch Metalle kann zu einer schnellen Verschlechterung der Qualität des EDI-Abwassers führen, insbesondere zu einer schnellen Abnahme der Siliziumentfernungsrate. Darüber hinaus kann die oxidative katalytische Wirkung von Metallen mit variabler Valenz auf Ionenaustauscherharze zu dauerhaften Schäden am Harz führen.
Im Allgemeinen wird der Fe-Gehalt des EDI-Zulaufwassers während des Betriebs auf weniger als 0,01 mg/l geregelt.
7. Einfluss von CO2 im Zulaufwasser
Durch CO2 im Zulaufwasser erzeugtes HCO3- ist ein schwacher Elektrolyt, der leicht die Ionenaustauscherharzschicht durchdringen und die Wasserqualität des produzierten Wassers verschlechtern kann.
Es kann durch einen Entgasungsturm entfernt werden, bevor das Wasser eindringt.
8. Einfluss des Gesamtanionengehalts (TEA)
Ein hoher TEA-Gehalt verringert den spezifischen Widerstand des durch EDI erzeugten Wassers oder erfordert eine Erhöhung des EDI-Betriebsstroms, und ein übermäßiger Betriebsstrom führt zu einem Anstieg des Systemstroms und einer Erhöhung der Restchlorkonzentration im Elektrodenwasser (CEDI hat kein Restchlorproblem, aber die umfassenden Auswirkungen von übermäßigem TEA auf das System sind objektiv vorhanden. Im elektronischen Bereich folgt auf den CEDI-Prozess häufig ein starker alkalischer Anionenaustauscherharzprozess), was für die Lebensdauer der Elektrodenmembran nicht gut ist.
Neben den oben genannten 8 Einflussfaktoren wirken sich auch die Zulauftemperatur, der pH-Wert, SiO2 und Oxide auf den Betrieb des EDI-Systems aus.