EDI即連續電除鹽(EDI,Electro deionization或CDI,Continuous Electrode ionization),是利用混和離子交換樹脂吸附水中的陰陽離子,同時這些被吸附的離子又在直流電壓的作用下,分別透過陰陽離子交換膜而被去除的過程。這一過程中離子交換樹脂是被電連續再生的,因此不需要使用酸和堿對之再生。這一新技術可以代替傳統的離子交換裝置,生產出電阻率高達16 MΩ.cm的高純水。
一般水源中存在鈉、鈣、鎂、氯化物、硝酸鹽、碳酸氫鹽等溶解物。這些化合物由帶負電荷的陰離子和帶正電荷的陽離子組成。通過反滲透(RO)的處理,98%以上的離子可以被去除。RO純水(EDI給水)電阻率的一般范圍是0.05-1.0MΩ·CM,即電導率的范圍為20-1μS/CM。根據應用的情況,去離子水電阻率的范圍一般為1-18.2 MΩ·CM。另外,原水中也可能包括其它微量元素、溶解的氣體(例如CO2)和一些弱電解質(例如硼,二氧化硅),這些雜質在工業除鹽水中必須被除掉。但是反滲透過程對于這些雜質的效果較差。
圖1表示了EDI的工作過程。在圖中,離子交換膜用豎線表示,并標明它們允許通過的離子種類。這些離子交換膜不允許水穿過,因此,它們可以隔絕淡水和濃水水流。離子交換膜和離子交換樹脂的工作原理相近,可以使特定的離子遷移。陰離子交換膜只允許陰離子透過,不允許陽離子透過;而陽離子交換膜只允許陽離子透過,不允許陰離子透過。在一對陰陽離子交換膜之間充填混合離子交換樹脂就形成了一個EDI單元。陰陽離子交換膜之間由混合離子交換樹脂占據的空間被稱為淡水室。將一定數量的EDI單元羅列在一起,使陰離子交換膜和陽離子交換膜交替排列,并使用網狀物將每個EDI單元隔開,形成濃水室。在給定的直流電壓的推動下,在淡水室中,離子交換樹脂中的陰陽離子分別在電場作用下向正負極遷移,并透過陰陽離子交換膜進入濃水室,同時給水中的離子被離子交換樹脂吸附而占據由于離子電遷移而留下的空位。事實上離子的遷移和吸附是同時并連續發生的。通過這樣的過程,給水中的離子穿過離子交換膜進入到濃水室被去除而成為除鹽水。
帶負電荷的陰離子(例如OH-、Cl-)被正極(+)吸引而通過陰離子交換膜,進入到鄰近的濃水室中。此后這些離子在繼續向正極遷移中遇到鄰近的陽離子交換膜,而陽離子交換不允許其通過,這些離子即被阻隔在濃水中。淡水流中的陽離子(例如Na+ 、H+)以類式的方式被阻隔在濃水中。在濃水中,透過陰陽膜的離子維持電中性。
EDI組件電流量和離子遷移量成正比,電流量由兩部分組成,一部分源于被除去離子的遷移,另一部分源于水本身電離產生的H+和OH-離子的遷移。
在EDI組件中存在較高的電壓梯度,在其作用下,水會電解產生大量的H+和OH-。這些就地產生的H+和OH-對離子交換樹脂進行連續再生。
EDI阻件中的離子交換樹脂可以分為兩部分,一部分稱作工作樹脂,另一部分稱作拋光樹脂,二者的界限稱為工作前沿。工作樹脂主要起導電作用,而拋光樹脂在不斷交換和被連續再生。工作樹脂承擔著除去大部分離子的任務,而拋光樹脂則承擔著去除象弱電解質等較難的離子的任務。
EDI給水的預處理是EDI實現其優性能和減少設備故障的首要的條件。給水里的污染物會對除鹽組件有負面影響,增加維護量并降低膜組件的壽命。
超純水經常用于微電子工業、半導體工業、發電工業、制藥行業和實驗室。EDI純水也可以作為制藥蒸餾水、食物和飲料生產用水、發電廠的鍋爐補給水,以及其它應用超純水。