成少云 霍飞
新疆庆华能源集团有限公司 新疆 伊宁 835000
摘要：电去离子技术是一种将电渗析技术及离子交换技术结合而形成的膜分离技术，在水处理中应用电去离子技术不仅能够大幅提升企业的经济效益，同时还可有效缓解环境污染问题。基于此，本文首先介绍了电去离子技术的工作原理，并在此基础上分析了电去离子技术在水处理中的应用。
关键词：电去离子技术；水处理；应用
1.电去离子技术的工作原理
1.1离子交换除盐过程
离子交换即水中的离子与离子交换树脂上的功能基团之间进行的等电荷反应，其是通过阴阳离子交换树脂上的活性基团选择性吸附水中的阴阳离子，在水与离子交换树脂接触时，阳离子交换树脂中所含有的Na等离子则会与溶解于水中的阳离子相互交换，阴离子交换树脂中所含有的CL等离子则会与溶解于水中的阴离子相互交换，进而方可有效去除溶解于水中的阴阳离子，确保水处理效果，实现净化目的。
1.2 电渗析脱盐过程
电渗析技术是通过多组交替排列的阴阳离子交换膜脱盐，这种膜对于透过离子具有较高的要求，阳膜通常只允许阳离子透过，排斥水中的阴离子，而阴膜也只允许阴离子透过，但会排斥水中的阳离子。在外部恒定电场的作用下，淡水室中的离子则会向同一方向迁移，阳离子透过阳膜则会迁移至负极方向，与此同时，阴膜则会将阳离子阻挡在浓水室中，而阴离子则会透过阴膜迁移至正极方向，同时，阳膜则会将阴离子阻挡在浓水室中，进而方可有效去除淡水室中的盐，实现脱盐目的。
1.3电去离子技术的脱盐过程
电去离子装置则是由淡水室、浓水室及电极室等部分组合而成的，该装置要运行，则需在电渗析器的淡水室中填充阴阳离子交换树脂，这是因为纯水中离子交换树脂的电导率比我们通常所接触到的水的电导率要高出2至3个数量级，进而则会导致淡水室中溶液、交换剂、膜等体系的电导率大幅提升，这样一来，则会大幅消减电渗析器的极化现象，增大电渗析器的极限电流。其次，若在淡水室中添加一定量的离子交换剂，与普通电渗析器相比，淡水室中的液流速度相对较快，与此同时，交换剂也具有一定的搅拌作用，使用交换剂则会加快离子的扩散，改善水的力学状态，进而也会大幅提升淡水室体系的电导率以及电渗析器的极限电流。在电去离子装置运行过程中，若运行电流高于极限电流，靠近膜与树脂的界面层将会出现极化问题，进而则会使水离解并产生H与OH，这些离子中仅有一少部分会迁移至浓水室外，大部分离子将会促使淡水室中的阴阳离子交换剂的再生，使其保持交换性能。
2.电去离子技术在水处理中的应用
2.1 电去离子技术在纯水制备中的应用
起初，仅有医药、造纸、发电、化工等行业需要超纯水，且对水质并没有太高要求，制备超纯水的过程中多使用离子交换法，此方法的最大缺陷是必须保证化学剂能够再生，然而，由于强型树脂不能有效的去除一些常见的有机分子，所以，其出水中则会含有大量的TOC。在半导体工业快速发展的今天，其对于超纯水的质量提出了较高要求，这对于纯水技术的发展有着一定的促进作用。直至20世纪90年代，在微滤、超滤、电渗析、反渗透技术等水处理技术快速发展的同时，膜技术才得到了广泛应用，渐渐地反渗透混床系统取代了传统的离子交换系统，有效解决了TOC含量较高的问题，进而大幅提升了纯水的质量。但反渗透技术却不能有效去除原水中的溶解气体、其他微量元素以及硼、二氧化硅等一些电解质等，而混床需要定期再生，且此过程中需要使用大量的纯水及碱，这将会加剧环境污染问题，这就要求相关科研人员必须高度重视电去离子技术的发展问题。
王冬云通过实验研究了电渗析后电去离子过程，分析了原水水质及进水流量对使用电去离子技术后产水水质的影响以及电去离子技术去离子过程中最佳的操作条件，实验结果显示，在进水导电率较低的情况下，适当加大进水量、提升膜推操作电流，则会提升产水水质。某大学教授以城市自来水为原水，运用反渗透、电去离子集成膜过程以及超滤、微滤、阳树脂软化以及活性炭等净化工艺，通过使用三种不同的集成工艺流程制备纯水，并进一步对比了其性能存在的差异。研究表明，采用“UF/MF——RO——软化——电去离子技术的工艺流程，不仅操作简单，而且过程较为稳定，产水的电阻率仅为15.0+2.0.cm，其水质质量完全满足实验室纯水水质要求。文瑞梅等研究了使用电去离子技术去除高纯水中硅的过程中，电压、流量以及PH值等因素对高纯水中硅的影响，与此同时，还比对了传统工艺及电去离子技术的除硅效果。实验结果表明：当流量、PH值不变时，增加电压方可有效提升电去离子技术的除硅效果；当电压、流量不变时，硅的去除率则会随着PH值的增加先提升后下降；当电压、PH值不变时，增加流量则会降低硅的去除效果。吕红德等通过比对离子交换混床与电去离子技术发现，电去离子装置不仅结构简单、操作方便、且运行费用较低，与此同时，其还可有效防止再生树脂导致的废水排放问题。
2.2电去离子技术在废水处理中的应用
处理废水的过程中，当前国内外多使用电去离子技术处理重金属废水。起初，是通过在填充床电渗析装置中让锌离子及氢氧根离子生成氢氧化锌并沉淀，在此基础上去除硫酸锌及硫酸钠溶液中的锌离子。此后，国外学者Spoor等人又通过大量实验，使用电去离子技术处理含镍量较低的废水的过程中，分析、研究了不同交联度的大孔强阳离子交换树脂对吸附于其中的镍离子的迁移效果的影响，随后又进一步通过实验研究了连续使用电去离子技术处理电镀含镍废水的过程中，首先则需有效避免氢氧化化镍沉淀问题。有效降低进水的PH值、温度、流量、浓度及控制过程电压等参数，方可有效保证电去离子装置的稳定运行，此过程将会促进阳离子树脂的再生，但却不存在阴离子交换树脂，而再生阳离子树脂中氢离子则来源于外加酸液，正因为如此，才会大幅提升此过程中的电流效率，并获得浓度相对较高的浓缩液；但若要去除阴离子却非常困难，仅能获得脱阳离子水，但不能同时获得纯度较高的可回用纯水。Mahmoud等人参照spoor的研究，采用电去离子技术去除溶液中的铜离子，通过将电去离子过程分解成离子交换以及电迁移等过程，获得了每一个过程的影响因素，研究发现，离子交换树脂的再生效果取决于树脂的填充量。
卢惠霞等模拟电镀镍漂洗水，研究了电去离子分析过程中填充树脂的类型及其粒径大小对分离效率的影响，结果显示，处理低浓度重金属离子废水的过程中，强碱性混床树脂及窄粒径分布的大孔强酸则可有效强化传质。陈雪峰等人通过实验比对了单一的离子交换床与电去离子技术处理模拟电镀废水的效果，使用电去离子技术的过程中，不仅可大幅提升废水的净化率，还可有效保证离子交换树脂的连续再生。与此同时，运用连续净化废水的方式，处理含Ni浓度为100mg/L硫酸镍的模拟废水，从去除效率及电流效率两个方面分析了该装置的运行状况，计算得出使用这种方式其电流效率约为34%，去除效率在98%以上，且此方法能够保证该装置的稳定运行，同时也允许低浓度的重金属电镀。
结束语
综上所述，尽管电去离子装置具有运行稳定、占地面积小、操作简单、运行费用低且能够持续运行及再生但不会排放废水、不会产生再生酸碱等优点，但与其他处理技术相比，该技术也存在一定的缺陷。应用该技术的过程中，其对进水水质提出了较高要求，所以，当前主要使用该技术处理低浓度的含盐废水。但自从应用该技术以来，相关科研人员一直在优化、改进该装置的设计，以便能够最大限度的降低设备运行成本、提升除盐率。
参考文献：
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