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水电阻率 ≥ 18.25 M欧米茄·厘米 (25°C) | 生产线超纯水系统中试规模验证
产水速率: 250 L/h; 电阻率: 18.25 M欧米茄·cm; 双级RO EDI抛光混合床与酸碱连续再生; PLC控制的全自动系统。
该设备是为中试规模生产线设计的模块化超纯水 (UPW) 发电系统，额定输出容量为250 L/h，稳定的水电阻率为18.25 M欧米茄·厘米 (在25°C)– 对应于由纯水的理论最大电导率定义的水质等级 (0.055 穆S/cm)。该系统采用经过验证的工艺链，包括 “预处理双级反渗透 (RO) EDI (电去离子) 抛光混合床UV灭菌最终过滤”; 其出水满足对痕量离子、TOC、微粒、以及电子、制药和化学工业中试规模验证和精密清洁应用中的微生物。
以设备为核心设计目标，EDI段采用直流电源驱动连续脱盐，而抛光混合床则作为最终的精炼步骤; 这些技术共同克服了单级EDI的理论上限 (通常为5–18 M欧米茄·cm)，确保长期符合18.25 M欧米茄·cm规格。
250 L/h额定出水量 (20°C)
18.25 M欧米茄·厘米 – 电阻率 (25°C)
≥ 75% 整体系统治愈率
0酸–基础EDI连续再生
保持18.25米的一致水质欧米茄·cm，该系统采用六级分步脱盐工艺。各阶段水质变化情况如下:
原水 → 原水箱/泵 →多介质过滤 → 活性炭过滤 → 软化剂 → 保护过滤器 (5 穆m)→ 主RO → 二级反渗透 → RO中间水箱 → 电子数据交换模块 → 抛光混合床 → UV消毒 → 最终0.22 穆m过滤 → 超纯水箱 → 用水点
工艺段 | 进水水质 | 排水质量 | 主要移除目标 |
多介质活性炭软化水 | 市政/地下水 | SDI <4; 余氯≈ 0; 硬度 ≈ 0 | 悬浮物、胶体、余氯、有机物、硬度 |
one-levelRO | 预处理水产品 | 电导率: 5–20 穆S/cm | ≥98% 溶解盐、胶体、微生物 |
二级反渗透 | 初级RO处理水 | 电导率: 1–5 穆S/cm | 进一步脱盐; TOC预处理 |
电子数据交换 | ≤5 穆S/cm | 电阻率: 15–17 M欧米茄·厘米 | 连续深度脱矿 (阴离子/阳离子) |
抛光混合床 | EDI水处理 | 电阻率: 17.5–18.25 M欧米茄·厘米 | 痕量离子最终交换 (核尺寸树脂) |
UV终端过滤 | 抛光水输出 | TOC <5 ppb; 细菌 <1 CFU/mL | 有机物降解，微生物/颗粒截留 |
• 原水箱原水泵: 缓冲原水供应的波动，维持恒定的供水压力 (≥0.25兆帕)。
• 多介质过滤器: 石英砂/无烟煤过滤介质，用于去除悬浮固体，铁和锰胶体，并减少SDI。
• 活性炭过滤器: 吸附余氯和有机化合物，以保护随后的ro膜 (余氯浓度必须 <0.1 ppm)。
• 柔软剂: 钠基阳离子交换树脂，用于去除Ca²⁺/Mg²⁺ 硬度和防止结垢的RO/EDI系统。
• 安全筛选器: 5 穆m熔喷滤芯 – 拦截上游部分的泄漏颗粒，保护高压泵和膜元件。
• 两级反渗透: 第一级海水淡化 ≥98%; 第二阶段进一步精制脱盐; 总脱盐率> 99.5%。
• 高压泵: 每个阶段都配有一个立式不锈钢泵，可选地与变频驱动器或能量回收系统配对，以提高能源效率。
• 膜元件: 缠绕芳族聚酰胺复合膜 (例如DOW/Times Warford)，防污设计。
• 浓缩废水回收: 二次浓缩物可以回收到原水箱中，将泵送系统的整体治愈率提高到75% 以上。
• 膜堆配置:淡水室(充满混合离子交换树脂) 浓缩室，由交替的阴离子/阳离子交换膜隔开。
• 工作电压/电流: 直流电源 (通常为0–600 V/mA)，具有恒定电流或恒定电压操作。
• 连续再生: 直流电场驱动离子的定向迁移和去除; 树脂不需要酸或碱为基础的再生。
• 进水条件: 电导率 ≤ 20 穆S/cm，硬度 <1 ppm，TOC <0.5 ppm，温度5–45°C.
• 抛光混合床: 核级阳离子和阴离子树脂 (以1:1比例混合) – 电阻率从 ~ 17 m增加欧米茄·厘米至18.25米欧米茄·厘米。
• UV灭菌器 (185/254 nm): 254 nm杀菌作用; 185 nm TOC降解 <5 ppb。
• 终端过滤器: 0.22 穆m (或0.1 穆m) 袋式滤芯，拦截颗粒和细菌，确保使用点水的纯度。
• 超纯水箱: 由PE或不锈钢 (惰性材料) 制成; 配有氮气密封或呼吸过滤器，以防止二次污染; 具有再循环设计。
EDI (电去离子) 是一种将电渗析和离子交换相结合的耦合技术。在直流电场的影响下:
1. 淡水室中的阴离子和阳离子在电场的影响下分别向正电极和负电极定向迁移；
2. 阳离子通过阳离子选择性膜，而阴离子通过阴离子选择性膜进入相邻的浓缩室；
3. 淡水室中填充的离子交换树脂加速离子传导并捕获迁移离子；
4. 水在树脂表面发生轻微水解 (水裂解)，生成h +/oh-3离子，从而使树脂原位再生，并能够连续自我再生；
5. 浓缩的水流在离子富集后被排出或再循环; 淡水室连续产生高纯度水。
与传统的混床系统相比，EDI不消耗酸或碱，消除了酸性或碱性废水的排放，并允许连续运行 – 使其成为绿色超纯水技术的主流方法。但是，它需要很高的入口水纯度; 因此，需要两级RO预处理系统; 对于最后阶段 (电阻率为18.25 M欧米茄·cm)，抛光混合床系统仍用作备份。
参数项 | 指标 | remarks |
额定产水能力 | 250 L/h | 20°C– 校准 |
水电阻率 | ≥ 18.25 M欧米茄·厘米 （ 25℃ ） | 在线电阻率仪监测 |
系统治愈率 | ≥ 75% | 含二次浓缩废水回流 |
原水要求 | 市政自来水/地下水 – SDI <5 | 预处理后，硬度和余氯水平已调整到符合要求的标准。 |
淡化率 | 99.5% (两阶段工艺合计) | 1级2级 |
EDI工作电压/电流 | 0–600 V/可调安培 | 恒流控制 |
来源 | 交流380V/50hz (三相) | 总功率: 约2.5–4 kW |
工作环境 | 5–40°C、湿度 ≤ 80% RH | 室内环境; 无腐蚀性气体 |
设备尺寸 (参考) | 约2.0 × 0.9 × 1.8 m (集成机架) | 包括预处理和净化阶段 |
控制方法 | PLC触摸HMI – 全自动 | 网络/远程接口 |
采出水满足实验室/工业规模超纯水的典型要求 (严格符合GB/T 11446.1 EW-Ⅰ 和ASTM D1193 I型):
指标 | 产水典型值 | 单位/说明 |
电阻率 | 18.25 | 米欧米茄·厘米 @ 25℃ |
电导率 | ≤ 0.055 | 穆S/cm |
目录 | < 5 | ppb (紫外线降解后) |
细菌总数 | < 1 | CFU/mL |
颗粒物 (≥0.22 穆m) | < 1 | 微L/mL (最终过滤后) |
二氧化硅₂ | < 2 | 十亿分之一 |
娜⁺ | < 0.5 | 十亿分之一 |
氯⁻ | < 0.5 | 十亿分之一 |
溶解氧 | 可定制 (可选脱气) | PPB级 (低氧条件下需要额外配置) |
如果中试规模工艺对金属离子 (例如Cu，Fe，Zn) 或硼 (B) 提出了极其严格的要求，则可以在抛光阶段之后安装专用的硼和金属去除细柱，或者可以添加脱气膜 (膜脱气) 以进一步减少溶解氧和CO₂ 等级。
• 两级RO EDI抛光混床系统 – 18.25 M的稳定电阻率欧米茄·厘米
• 连续制水，水质波动最小，是长期中试规模运行的理想选择
• 低TOC、低颗粒物和低微生物污染风险
• EDI酸–基地再生 – 无废酸、废碱排放 – 环保的
• 自动化程度高，人为干预最少，运营和维护成本低
• 模块化集成 – 紧凑的占地面积，便于中试规模研讨会的设置和搬迁
• PLC触摸屏HMI: 一键式启动/停止，自动冲洗，故障自诊断和报警。
• 在线仪表: 水电阻率/电导率仪，流量计，压力变送器，RO给水电导率，pH (可选)。
• 安全联锁: 低压/高压保护、泵干运行保护、水箱液位联动、EDI缺水断电保护。
• 数据记录: 操作参数的历史存储; 支持USB/以太网出口，便于中试规模的测试。
项目 | 周期/要求 |
预处理过滤介质 | 多介质过滤器: 每1个更换一次–2年; 活性炭: 每1年更换一次; 软化树脂: 根据水的硬度再生 (自动盐罐) |
安全滤芯 | 5 穆m滤芯 – 每3个更换–6个月 (基于压差) |
芦苇膜 | 定期就地清洗 (CIP) – 典型使用寿命: 2–3年 |
EDI膜堆 | 无需再生; 根据进水条件进行维护; 使用寿命: 3–5年 |
抛光混合床 | 当电阻率低于18 m时欧米茄·cm，更换为核级树脂。 |
紫外线灯/终端滤芯 | 紫外线灯: 1年; 0.22 穆m滤芯: 6–12个月 (取决于流量/压降) |
安装要求 | 水平地面; 确保进水，排水，电源和地漏到位; 室内温度: 5–40°C |
• 中试规模验证线: 针对新工艺和新材料进行超纯水供应和水质验证的中试规模放大。
• 电子半导体: 用于清洁、开发和湿处理应用 (对痕量金属敏感) 的高纯水。
• 制药和生物技术: 注射用水 (WFI) 的预处理，制剂制备和实验室分析。
• 化学品和能源: 需要高纯水的应用 – 如电池材料、催化剂、表面处理等。
• 分析测试: icp-ms，HPLC，TOC分析和其他痕量检测方法 – 需要超纯水。
