《GE節能減碳超純水系統.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GE節能減碳超純水系統.ppt（44页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、GE節能減碳超純水系統 E-Cell MK-3 EDI連續電去離子技術原理介紹,Tim Cheng鄭力升Oct 8 2008,超純水系統去離子脫鹽技術的發展,MK3 EDI,Pretreatment預處理,Cation IX陽離子交換樹脂,Acid酸,Caustic鹼,Anion IX陰離子交換樹脂,Mixed Bed混床,Pretreatment預處理,R.O.逆滲透,Mixed Bed混床,Caustic鹼,Acid酸,Pretreatment預處理,R.O.逆滲透,連續電去離子技術,To Save Space,Chemical Free,EDI是什麼?,EDI(Electrodeioni
2、zation)中文全稱“連續電去離子技術”,其主要用於替代傳統混床技術.EDI 技術是離子化物質在電場的作用下,透過導電物質從產水中遷移出去,以達到生產高純水的過程.,陰/陽離子交換膜濃水室流道陰/陽電極陰/陽離子交換樹脂,E-Cell EDI 架構組成:,陰極板,陰離子交換膜,濃水室,陽離子交換膜,淡水室,E-Cell 膜塊分解圖:,Mobile Counter Cations,Water-Filled Passage,Fixed Anion Sites,Polymer Support Structure,S O,-,O,O,S O,-,O,O,S O,-,O,O,Na,+,Na,+,Na,
3、+,Mobile Counter Anions,Water-Filled Passage,Fixed Cation Sites,Polymer Support Structure,陽離子交換膜,陰離子交換膜,陰/陽離子交換膜,Mobile Counter Anions,Water-Filled Passage,Fixed Cation Sites,Polymer Support Structure,陰離子交換膜,陰離子交換膜,Mobile Counter Cations,Water-Filled Passage,Fixed Anion Sites,Polymer Support Structu
4、re,S O,-,O,O,S O,-,O,O,S O,-,O,O,Na,+,Na,+,Na,+,陽離子交換膜,陽離子交換膜,HCO3-,-,Cathode陰極(-),+,Anode陽極(+),SiO2,CO2,Na+,SO4=,Cl-,Ca+,GE Ecell MK3 EDI工作原理,EDI去水中鹽分可分為兩個階段:第一階段:強電離性離子遷移時段(高鹽分區域)第二階段:弱電離性物質電離時段(低鹽分區域),EDI工作原理,第一階段:強電離性離子遷移階段,樹脂呈飽和狀態.強電離性離子在樹脂表面可控制的擴散.離子透過擴散從水中擴散進樹脂中.離子在電場作用下,沿樹脂表面運動.離子到達並穿過離子交換膜進
5、入濃水室.,第二階段:弱電離性物質電離階段,樹脂呈H+或OH-狀態透過電離回應,去除水中弱電離性物質(弱酸,弱鹼)CO2+OH-HCO3-pKa=6.4 HCO3-+OH-CO3=pKa=10.3 SiO2+OH-HSiO3-pKa=9.8 H3BO3+OH-B(OH)4-pKa=9.2 NH3+H+-NH4+pKa=9.2,離子交換過程,陽離子樹脂,陰離子樹脂,Na+,Cl-,H+,OH-,H2O,+,淡水室,陽樹脂,陰樹脂,陽離子交換膜,陰離子交換膜,OH-,OH-,Cl-,Na+,H+,H+,OH-,H+,淡水室 離子遷移,陽樹脂,陰樹脂,OH-,H2O,H+,Na+,Cl-,OH-,H
6、+,淡水室-水分子的裂解&樹脂再生,O,O,H,H,H,H,H 0,2,H+,+,OH,-,+,+,-,7.7 V,水分子的裂解,高/低pH 區域,陽離子樹脂中磺酸基(SO3H)帶負電性,OH-,OH-,OH-,OH-,OH-,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,-,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,H,OH+,+,-,H 0,2,遷移,遷移,OH-,OH-,OH-,OH-,陰離子樹脂中季胺基-N(CH3)3帶正電性,解離的SiO2.,SiO,HSiO,CO,HCO,2,2,3,3,解離的CO2 變成HCO3-帶上電荷,+OH,+OH,O
7、H,OH,OH,OH,OH,-,-,-,-,-,A,A,OH,OH,OH,OH,OH,-,-,-,-,-,陰離子樹脂,進水中的中性CO2,陰離子樹脂,進水中的中性SiO2,中性或弱電離物質的電離,濃水室,陰離子交換膜,陽離子交換膜,淡水室,淡水室,Cl-,OH-,Na+,H+,Cl-,Na+,+,-,高pH,低pH,陽離子不能透過陰離子交換膜 陰離子不能透過陽離子交換膜,陰極側化學回應,_,陰極,氫氣(H2)產生 7.0 mL(STP)/安培/分鐘 高pH 有結垢的可能性.,陽極側化學回應,+,陽極,產生氧氣 3.5 mL(STP)/安培/分鐘微量氯氣產生 1-2 ppm in Eout(40
8、0 uS/cm NaCl)低pH,1.軟化器+1級RO+E-Cell系統(當原水中含有較低的電導率和硬度時採用),活性炭過濾器,軟化器,RO,濃水排放,EDI,多層石英砂過濾器,EDI濃水回流,使用點,極水排放,原水,2.2級(Two Pass RO+E-Cell系統(營運最為穩定的設計),第一級 RO,加鹼Degas(CO2),第二級RO,濃水排放,使用點,EDI,EDI濃水回流,活性炭過濾器,多層石英砂過濾器,二級RO濃水回流,極水排放,原水,GE E-Cell MK3 EDI 提供了環保型的選擇方案:無需用化學藥劑再生連續營運,操作簡便減少設備佔用空間無有害廢水排放,為什麼GE E-Ce
9、ll MK3 EDI 優於傳統混床?,不需要運輸和儲藏危險的化學品操作更安全,1.GE E-Cell MK3 EDI 無需用化學藥劑再生,為什麼GE E-Cell MK3 EDI優於傳統混床?,混床再生用酸鹼的運輸,儲存,處理,為什麼GE E-Cell MK3 EDI 優於傳統混床?,混床,間歇營運過程,電阻率,時間,18.2 M,消除了間歇營運弊端，保證水質的連續穩定不需要作業員的人工干預無需複雜的操作步驟,2.GE E-Cell MK3 EDI 連續營運,操作簡便,E-Cell,連續營運過程,E-Cell可連續生產16-18 Mohm.cm 超純水,時間,電阻率,18.2 M,為什麼GE
10、E-Cell MK3 EDI 優於傳統混床?,不需要很高的廠房占地面積小系統所需預留空間最小 運輸和安裝重量輕,陰/陽床+混床,RO+混床,RO+EDI,3.減少設備佔用空間,不再需要廢酸/廢鹼中和池 濃水排放可以循環利用 更符合環保要求 支援 ISO 14000 的要求,4.無有害廢水排放,為什麼GE E-Cell MK3 EDI 優於傳統混床?,GE E-CELL EDI 的發展,MK-1MK-2MK-3Nominal Flow Rate/標準產水量 12.5gpm 15gpm15gpmMax.Inlet S/cm/最大進水導電度 282843(NaHCO3)Max.DC Voltage/
11、最大直流電壓600VDC400VDC300VDCMax.DC Amperage/最大直流電流4.5 Amps 4.5 Amps 5.2 AmpsTypical Power Cons./典型能耗3-52 4 0.5 1.5(kWhr/1000gal)(0.8 1.3kWhr/m3)(0.5 1.05kWhr/m3)(0.13 0.4 kWhr/m3)Stack Bolt Tightening/螺栓擰緊Yes/需要No/不需要No/不需要Brine Injection/是否需要加鹽Yes/需要Yes/需要No/不需要Concentrate Recirc./濃水循環Ye s/需要Yes/需要No/不
12、需要Dilute Chamber Resin/淡水室樹脂Layered/分層 Mixed Bed/混床 Mixed Bed/混床Conc.Chamber Resin/濃水室樹脂None/無None/無Yes/有,進水要求,Parameter(參數)MK-2E MK-3Total Exchangeable 22mg/l 25mg/l Anion(TEA as CaCO3)總可交換陰離子數Conductivity(NaHCO3)28 S/cm 43 S/cm 電導率Hardness(as CaCO3)0.50mg/l 1.0mg/l 硬度Silica/矽 0.50mg/l 1.0mg/lTOC/總
13、有機碳 0.50mg/l 0.50mg/lTotal Chlorine/總氯 0.05mg/l 0.05mg/lTemperature/温度 5 38 deg C 5 40 deg CpH 5 9 4 11Fe,Mn,H2S 0.01mg/l 0.01mg/lTurbidity/濁度 1 NTU 1 NTUMax Voltage DC/最大直流電壓 400 300Max Amperage/最大電流 4.5 5.2,Performance improvements,with minimal change to Dilute stream.在淡水流量幾乎不變的情况下將模組的性能提高,Feed Wa
14、ter Requirements,ParameterMK-2EIonics EDIMK-3Total Exchangeable 25mg/l 25 mg/l Anion(TEA as CaCO3)Conductivity(NaHCO3)28 S/cm 40 S/cm 43 S/cm Hardness(as CaCO3)0.50mg/l 0.25mg/l1.0 mg/l Silica0.50mg/l1.0mg/l1.0 mg/lTOC0.50mg/l0.5mg/l0.50 mg/lTotal Chlorine0.05mg/l0.1mg/l0.05 mg/lTemperature5 38 deg
15、C10 40 deg C5 38 deg CpH5 94-104 11Fe,Mn,H2S0.01mg/l0.01mg/l0.01 mg/lTurbidity1 NTU1 NTUMax Voltage DC400600300Max Amperage4.5105.2Typically all EDI state approximately the same inlet feed water requirements.,操作簡單,無濃水回路的控制；無需加鹽的操作和维護一次性通過設計=系统更簡單,運行成本低,無濃水泵浦無需加鹽單個GE MK3 EDI Stack實際運行電壓50150v;電流13A.系
16、統運行能耗更低：0.13 to 0.4 kWhr/m3,MK-3的優點,MK-2E 流程圖,產水出,電極水排放,濃水排放,濃水補充,進水,MK-3 流程圖,產水出,極水排放,濃水排放,濃水入口,進水,Feed 進水,HSiO3-,CO3=,OH-,H+,Cl-,SO4=,NO3-,HCO3-,-,Anion Membrane 陰離子交换膜,Cation Membrane,Na+,Ca+,Mg+,Na+,Anion Membrane,Cation Membrane 陽離子交换膜,Ca+,Mg+,Na+,H+,Concentrate,Anode 陽極(+),Cathode 陰極(-),Concen
17、trate濃水,HSiO3-,CO3=,OH-,Cl-,NO3-,HCO3-,HSiO3-,SO4=,H+,MK3 EDI 工作原理,濃水,Anode Waste陽極廢水,High Purity Water超纯水,High Purity Water超纯水,Cathode Waste陰極廢水,淡水入口,濃水進口,淡水出口,淡水冲洗口,MK3 E-CELL,濃水排放,電極水出口,MK-3 Schematic,GE MK3 EDI模組的發明並不相同,其他品牌的EDI濃水室樹脂结構會導致CO2,從濃水室擴散回淡水室，有可能導致產水水質下降。,Taken from IWC paper given by
18、Dr.John Barber in 2007.IWC 07-42 引用國際水會議文章，John Barber博士，2007年 國際水會議 07-12,濃水,淡水,淡水,GE MK-3 EDI 樹脂的结構（專利申請中）,機械設計和樹脂的排列對於模組的性能有很大的影響，MK-3濃水室的结構能將預防CO2 擴散回淡水室,Taken from IWC paper given by Dr.John Barber in 2007.IWC 07-42 引用國際水會議文章，John Barber博士，2007年 國際水會議 07-12,濃水,淡水,淡水,結論,GE將持續研發新的EDI產品，並提高技術水平MK-3 是GE最新的EDI產品相對於MK-2，MK-3的性能有所提昇能量消耗大幅降低不需要加鹽和濃水循環連續長期運行性能很好同時產水同時再生取代傳統混床塔，節能減碳,Chemical Free,節省設置空間.,
