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电渗析(EDI)技术具有低能耗、高效率、可连续运行等显著优点,现在广泛应用于化工、轻工、冶金、造纸等行业,但应用在核电厂蒸汽发生器排污系统的只有AP1000 和 CAP1400系列电厂,因此该技术在核电厂的使用经验、系统性能评估方法、设备老化评估方法及缓解策略等还比较少。1电渗析技术工作原理电渗析技术是膜分离技术的一种,将阴阳离子交换膜交替排列于正负电极之间,并用特制的隔板将其隔开,组成除盐和浓缩两个系统。在直流电场的作用下,以电位差为动力,利用膜的选择透过性,把电解质从溶液中分离出来。EDI工作原理示意如图 1所示,整个过程主要包含以下几个方面。(1)电渗析过程:在外电场作用下,水中的电解质通过离子交换膜进行选择性迁移,从而实现去除离子的作用。(2)离子交换过程:此过程依靠离子交换树脂对水中电解质离子的交换作用,达到去除水中离子的目的。(3)电化学再生过程:利用电渗析的极化过程产生的H+和 OH−及树脂本身的水解作用对树脂进行电化学再生。2EDI 出水水质影响因素分析EDI 把 电 渗 析(ED)与 离 子 交 换 树 脂 混床(IX)的优点结合在一起,在其水室中填充离子交换树脂,离子在树脂上的传递速率比在溶液中的传递速率要高,从而可以提高 EDI淡室中离子的迁移速度;同时由于局部高电势梯度而发生水离解,产生H+、OH−再生填充的树脂。因此,离子在树脂上发生吸附→解析传递→再吸附→再解析传递的过程,并在电场作用下最终迁移到浓室,达到连续脱盐的目的。在电场作用下,水发生离解,产生H+、OH−,保证靠近出水的一部分树脂处于良好的再生状态(即抛光状态),使水中弱离子化杂质离子化,提高 EDI对弱离子化杂质的脱除效率。EDI中水离解是提高 EDI性能的关键因素,而膜堆电阻是影响水离解的主要因素之一。EDI膜堆电阻主要由浓室浴液相、淡室树脂相和离子交换膜相中离子的摩尔电导和浓度来决定,离子的摩尔电导越大,离子浓度越高,则EDI膜堆电阻就越小。EDI 中水解离程度越高,其对 EDI 淡水室填充的树脂再生程度就越好,EDI的脱盐率就越高,而且对弱离子化杂质的去除效果也越好。EDI 淡水室变化对 EDI膜堆电阻影响不大,而在分析淡水室变化对去除水中弱离子化杂质的影响时,提出了电流系数 E 的概念,用 E来分析淡水室变化对去除水中弱离子化杂质的影响。在EDI 淡水室中,传输电流必然是带电离子的有规律运动产生的,EDI 电流 I可以认为由两部分组成:一部分是水中带电的杂质离子迁移形成的电流,称作 I 杂质;另一部分是由水解离产生 H+、OH−迁移形成的电流,称作 I水离解。EDI电流 I与水中带电的杂质离子迁移形成的电流 I 杂质的比,可以反映水离解的程度,用电流系数 E来描述,如下式:每一个淡水室中的水中杂质离子所能携带的电荷数可以表示如下:2.1进水电导率变化影响分析由式(3)可以看出,当淡水室进水电导增加,也就是淡水室进水中的离子浓度 C 增加,在 EDI电流 I 和产水流量 Q 不变时,则 E下降,EDI 中水解离程度降低,水中弱离子化杂质离子化的程度也降低,因此产水中的电导率将升高。同时,淡水室进水电导率的上升会导致 EDI膜堆电阻降低,但这种影响程度效果较小,因为 EDI 淡水室电阻主要由 EDI树脂相电阻来决定。即淡水室进水电导上升导致EDI膜堆电阻降低而增加的水解离程度,相比淡水室进水电导率上升导致 EDI 电流系数降低而影响的水解离程度要小。图 2 为 EDI出水电导率和淡水室进水电导率的变化趋势,可以看出,淡水电导率随入水电导<E794B5><E5AFBC>
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