离子交换树脂和离子交换膜对分层床EDI过程性能的影响
电去离子(简称EDI)是结合离子交换树脂和离子交换膜，在直流电场的作用下实现离子深度脱除的新型分离过程，在超纯水生产中得到日益广泛的应用。根据离子交换树脂在淡化室的填充方式不同，EDI膜堆主要分为混合床和分层床两种。离子交换树脂的特性(混合比例、类型、交联度、活性基团)及离子交换膜的性质对过程的离子传递起重要作用。
本文采用自行设计的一级一段分层床EDI膜堆，以一级反渗透产水为原水制备超纯水。通过过程的电压-电流特征曲线、产水电阻率随时间或电压的变化关系，分析离子交换树脂和离子交换膜对过程分离性能的影响。
结果表明，离子交换树脂混合比例、类型、交联度、活性基团对过程的离子传递有重要影响。分层床EDI中淡化室各层树脂的填充存在一个较适宜的比例，过低或过高的比例均造成产水电阻率下降，以淡化室中增强阴离子传递各层阴阳树脂比例为60:40，增强阳离子传递各层阴阳树脂比例为40:60时较为适宜，能够实现离子的深度脱除；凝胶型树脂较大孔型树脂在提高离子迁移速率和降低膜堆电阻方面存在明显优势；低交联度树脂有利于提高脱盐率；带二甲基乙醇胺基的阴树脂优于带季铵基团的阴树脂。
离子交换膜的性质对分层床EDI过程也存在重要影响。均相离子交换膜可以促进特定离子层的水解离，增强阴阳离子传递，其脱盐率、能耗等均优于异相膜。离子交换膜的选择透过性越高，电解质扩散系数越小，膜堆产水电阻率越高。
筛选适宜的离子交换树脂及混合比例、适宜的离子交换膜，是分层床EDI过程离子传递的有效强化途径，其产水电阻率大于17MΩ·cm，吨水电耗低于0.7KW·h，达到目前混床EDI的水平。本文的研究工作为分层床EDI技术的应用提供技术支持，并有助于EDI技术的发展和完善。
- 作者：
- 冯冬菊
- 学位授予单位：
- 天津工业大学
- 专业名称：
- 应用化学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 张纪梅；管山
- 中图分类号：
- TQ425.236；TQ085
- 关键词：
- 电去离子；分层床；离子交换树脂；离子交换膜；水解离；离子迁移；超纯水生产
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