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当量电导率(FCE)对电去离子EDI性能有着重要的意义
美国SnowPure & Electropue EDI技术中心 秦发丁翻译整理 / 时间:2019-07-24 15:21:57

  FCE(当量电导率)对于EDI系统性能非常重要。电去离子EDI系统出水水质取决于电导率、二氧化碳和二氧化硅的含量,而所有这些因素都可以通过FCE组合在一起表征。
  在实际运行中,为了使电去离子EDI系统正常工作,给水必须是高质量的反渗透(RO)渗透水,对RO渗透水进行详细的分析是提供预估FCE数据的依据。
  FCE能确定EDI系统运行的“负载”,能够较好地预测电去离子化性能。随着FCE的增加,EDI系统的负载增加,EDI产水品质将有所下降。
  理论解释如下:
  FCE通常是指电导率和离子的负载。离子的负载由总二氧化碳(CO2 + HCO3- + CO3 2-浓度为ppm级)和硅(SiO2浓度为ppm级)构成,而电导率加权的权重则与水处理经验有关。
  FCE经验公式如下:
  FCE(μS/cm)=电导率(μS/cm)+ 2.79*(总二氧化碳,ppm) + 1.94*(二氧化硅,ppm)
  式中,总CO2(ppm)是CO2、HCO3-和CO3 2-的浓度之和。
  这一点很重要,原因有二。首先,随着pH值的变化,二氧化碳的总量保持不变,但存在的形式会从一种转化为另一种形式;其次,离子交换树脂对二氧化碳及其离子形式的吸收较弱,这便增加了EDI的负载。
  例如:电导率为5μS /cm,CO2浓度为3ppm,HCO3-浓度为3ppm,SiO2浓度为1ppm,则:FCE=5 + 2.79 * 6 + 1.94 * 1=23.7μS /cm
  注意:在这个例子中许多用户只会考虑EDI的负载5μS/cm,但实际上EDI负载几乎是24μS/cm。显而易见,CO2和HCO3-对电去离子化的负荷有显著的贡献。在pH=7.0的EDI内部,大部分的CO2以碳酸氢盐离子(HCO3-)的形式存在。而美国SnowPure公司“Electropure EDI CAD ”模拟设计程序为设计工程师和用户自动计算FCE。


当量电导率(FCE)对电去离子EDI性能有着重要的意义


  FCE和电去离子化理论
  EDI模块内充满了离子交换树脂,可以从给水中去除离子负载,然后为带电物质向阳极(+)和阴极(-)迁移/扩散提供介质,它们穿过离子交换膜进入浓缩室,然后被带走,迁移/扩散的结果是产生了超纯水。
  EDI模块内部这种树脂填充分布可以被认为是一个“工作床” 和一个“抛光床”。“工作床”可以被认为是阴阳离子和HCO3-被吸收的地方。EDI模块内部的“工作床”的高度与FCE大致成正比,“工作床”可以使EDI的出水达到0.1μS/cm,或10 Megohm-cm (10MΩ)。“抛光床”的高度随着“工作床”高度的增加而减小,而“抛光床”的高度会进一步提高EDI的出水纯度并去除SiO2等其它弱电解质离子。
  因此,为了获得最高的纯度的EDI产水,必须将EDI 模块内部“抛光床” 高度最大化,因此必须给水的FCE降到最低。
  具体如下图:


当量电导率(FCE)对电去离子EDI性能有着重要的意义


  降低FCE的方法如下:
  1.通过使用高质量的反渗透膜和控制反渗透进水pH值来增加反渗透的脱盐率;
  2.二级RO系统中,可以在二级RO系统进水前注入氢氧化钠,调节二级RO进水pH值, 以此方法来提高二级RO对于CO2经的脱除率和RO的脱盐率,经过两级RO后使得EDI的最佳FCE为:1~5μS/cm,通常用于火力发电或供热机组,电子、半导体等领域工业除盐水、超纯水(高纯度和低硅水平的水质对高参数发电机组、半导体芯片质量是至关重要的)。
  3.单级RO可以实现FCE值:10~30μS/cm,而这主要依赖于给水和二氧化碳,符合制药PW生产和许多工业需求的要求。
  向RO系统中设置GTM膜脱气系统以去除溶解的CO2气体(GTM进水pH值应小于6.1,以获得最佳的CO2去除效果)。RO + GTM可以实现FCE值为5~15μS/cm,这适合于特定进水水质条件和产水品质要求不高的纯水、除盐水领域。
  综上所述,FCE代表电去离子EDI系统的负载,是EDI产水性能的主要预测指标。了解FCE对超纯水系统的设计具有重要意义,为EDI系统的预处理提供了最佳选择。
  关于SnowPure
  美国SnowPure公司总部位于美国加利福尼亚州,自1977年Harry O’Hare开始试验电去离子(EDI)技术,并创建了第一个工作EDI模块原型,其EDI产品技术至今已有40多年发展历史。公司在全球超过42个国家和地区均有其产品的成功应用案例。
  伊乐科环保科技(上海)有限公司,是由美国SnowPure公司投资在中国建立的子公司,主要开展Electropure EDI、ExcellNano NF产品在中国地区的市场、销售和技术服务。
  Electropure EDI、ExcellNano NF纳滤膜产品主要应用于半导体、电子、医药、电力、化工、石油、冶金、食品、造纸及汽车等众多行业。