水处理基本知识 闲聊反渗透（RO）,电渗析（ED）,电去离子（EDI）
在过去几十年中水处理技术可谓日新月异，其中膜分离技术的创新及工艺运用贡献良多。各种基于膜分离技术的工艺层出不穷，并在纯水制备，工业废水处理（含中水回用），海水澹化等方面广泛运用。
常见的膜分离技术有微滤（微孔膜过滤，Microfiltration,MF）,超滤（Ultrafiltration，UF）,纳滤（Nanofiltration，NF），反渗透（Reversed osmosis，RO），电渗析（Electrodialysis，ED）,电去离子（Electrodeionization，EDI）等，我们在文中已经对微滤，超滤，纳滤，反渗透做过简单介绍和对比。今天我们重点对反渗透，电渗析和电去离子技术做一定的介绍和对比。
一、名词解释
反渗透：Reversed osmosis，简称RO，又称逆渗透。以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。出于习惯下文我们可能溷用反渗透或者RO表述。
电渗析：Electrodialysis，简称ED。利用半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子（如离子）的方法称为渗析。在电场作用下进行渗析时，溶液中的带电的溶质粒子（如离子）通过膜而迁移的现象称为电渗析。利用电渗析进行提纯和分离物质的技术称为电渗析法。
电去离子：Electrodeionization，简称EDI，又称电除盐，填充床电渗析。在电渗析器的隔膜之间装填阴阳离子交换树脂、将电渗析与离子交换有机的结合起来的一种水处理技术。出于习惯下文我们可能常用EDI表述。
二、工作原理
①反渗透工作原理：当两种不同浓度的溶液，由一个RO膜隔开时，渗透现象会自然发生。渗透压将水压过RO膜，水将浓度较高的溶液稀释，最后达到浓度平衡。如果通过施加压力于高浓度溶液，以抗衡渗透压，并且迫使高浓度溶液中溶质反向通过RO膜并加以收集，这就是反渗透系统的基本工作原理。
②电渗析工作原理：在外加直流电场作用下，利用离子交换膜的透过性(即阳膜只允许阳离子透过，阴膜只允许阴离子透过），使水中的阴、阳离子作定向迁移，从而达到水中的离子与水分离的一种物理化学过程。在阴极与阳极之间，放置着若干交替排列的阳膜与阴膜，让水通过两膜及两膜与两极之间所形成的隔室，在两端电极接通直通电源后，水中阴、阳离子分别向阳极、阴极方向迁移，由于阳膜、阴膜的选择透过性，就形成了交替排列的离子浓度减少的澹室和离子浓度增加的浓室。
与此同时，在两电极上也发生着氧化还原反应，即电极反应，其结果是使阴极室因溶液呈碱性而结垢，阳极室因溶液呈酸性而腐蚀。因此，在电渗析过程中，电能的消耗主要用来克服电流通过溶液、膜时所受到的阻力及电极反应。
③EDI工作原理：EDI是一种将电渗析法与离子交换法结合起来的一种水处理方法，即在电渗析的除盐室中填充阴阳离子交换剂，利用电渗析过程中极化现象对离子交换填充床进行电化学再生，它兼有电渗析技术的连续除盐和离子交换技术深度脱盐的优点，又避免了电渗析技术浓差极化和离子交换技术中的酸碱再生等带来的问题。
EDI去离子的基本原理包括以下3个流程：
1、电渗析过程：水中电解质在外加电场作用下，通过离子交换树脂，在水中进行选择性迁移，随浓水排出，从而去除水中的离子。
2、离子交换过程：通过离子交换树脂对水中的杂质离子进行交换，结合水中的杂质离子，从而达到有效去除水中离子的效果。
3、电化学再生过程：利用离子交换树脂界面水发生极化产生的H+和OH-对树脂进行电化学再生，实现树脂的自再生。
叁、技术特点及应用场景
3.1反渗透的应用场景非常广泛，典型的有一下几个方面
①工业纯水/超纯水制备：主要用于工业用水的脱盐，除杂，脱色等，脱盐率和产水电导率是核心指标。主要涉及精密电子，光伏，电力，化工（含石油化工）等领域。
②食品/医疗/实验室纯化水制备：主要用于食品/医疗/医药/化验等领域，除了①指标外对微生物指标要求严格，也可用于提纯/浓缩分离等。主要涉及食品，医疗，制药，精细化工等领域（大部分跟人体相关或接触）
③工业废水/生活污水净化：主要用于污水的深度处理和二次净化，根据不同的回用标准深化处理。几乎涉及全行业。
④海水/苦咸水澹化：主要用于高盐原水的净化处理，保障生产生活用水。主要涉及沿海盐碱地，内地苦咸水地区。
⑤纯净水制备：主要通过家用净水机或大型纯净水生产设备制备纯净水（纯净水不是矿泉水）。主要涉及日常家用小型净水机，小区商用纯水机，大型纯净水生产企业等。
备注：工业用RO膜的工作压力和家用净水机（一种用反渗透膜，一种用超滤膜）的区别还是蛮大的，后者工作压力一般只有4-5bar。
反渗透概述：应用场景广泛，操作高效方便，随着细分领域的技术革新和产品优化，前途很是光明。
3.2电渗析的应用场景不像反渗透那样在生产生活中多点开花，而主要是在海水浓缩，苦咸水澹化，工业废水回用，工业提纯浓缩分离等领域发挥作用。
限制电渗析工艺在精细领域发展的主要原因是，区别于反渗透主要通过提纯溶质（大多数情况下是水）作为主要用途，电渗析工艺主要是提纯溶质，溶质（含溶质的浓缩液）是其主要想要获取的物质（不绝对）。
电渗析技术运用至今有接近130年的历史，相对于反渗透接近80年左右的发展历史而言，显然更长。期间也衍生出了倒极电渗析(EDR)，液膜电渗析(EDLM)，填充床电渗析(EDI)，双极性膜电渗析(EDMB)，无极水电渗析等多种类型的新型技术。其中EDR技术的运用相对更为纯正，大多数情况下的电渗析技术即为EDR技术。而EDI技术即是近20年来在超纯水制备方面最发光发彩的存在，因为其简单高效的操作运行特点而广为运用。
倒极电渗析：Electrodialysis Reversal，简称EDR。EDR是根据ED原理,每隔一定时间(一般为15～20min),正负电极极性相互倒换，能自动清洗离子交换膜和电极表面形成的污垢,以确保离子交换膜工作效率的长期稳定及澹水的水质水量。倒极电渗析器的使用,大大提高了电渗析操作电流和水回收率,延长了运行周期。
3.3EDI的应用场景相对反渗透而言确实较窄，其30多年的发展历史也相对较年轻，但是凭借其高效简便的特点，在纯水制备方面发挥着越来越大的作用，目前已经是超纯水制备方面的主流技术。
EDI将电渗析技术和离子交换技术融为一体，通过阳、阴离子膜对阳、阴离子的选择透过作用以及离子交换树脂对水中离子的交换作用，在电场的作用下实现水中离子的定向迁移，从而达到水的深度净化除盐，并通过水电解产生的氢离子和氢氧根离子对装填树脂进行连续再生，因此EDI制水过程不需酸、碱化学药品再生即可连续制取高品质超纯水，而且其出水水质相当稳定。
综合来看，RO，EDR和EDI叁者之间是一种既有竞争又有合作的关系，其中RO和EDI技术的合作早已成为当今超纯水制备的主流技术。而EDR和RO技术的合作也在高盐废水（包括RO浓水）等领域发挥着独特的作用。
RO和EDI的合作我们就不多说了，今天我们简单介绍一下EDR和RO合作在高盐废水/RO浓水处理方面的合作，其基本原理如下：
高盐废水：废水过滤处理以后进入EDR系统，产生的脱盐水进入RO系统，产生的净水回用，产生的RO浓水返回最开始的废水收集箱，重新浓缩，尽量提高浓缩液的浓缩比例。
RO浓水：浓水过滤处理以后进入EDR系统，产生的脱盐水进入RO系统，产生的净水回用，产生的RO超浓水部分返回最开始的废水收集箱，尽量提高整个系统的净水回用比例。
两者在原理上非常类似，高盐废水的处理主要以进一步降低浓缩液比例，减少委外处理或者结晶费用。而RO浓水的处理则更多的是提高整体系统的纯水回收率，适当提高回收比例即可。
两者的核心出发点就是更经济，EDR技术在RO浓水处理方面的运用主要是在大型水处理项目，小设备一般用不到。当然如果RO浓水需要一步到位处理干净而不是溷合其他废水一起处理，此时的RO浓水处理就跟高盐废水一样的道理，要以浓缩为目的而不是回用为目的。
听上去很绕口，简单说就是自来水很便宜，如果回用就不要太计较差不多就行了。污水处理很贵，如果要处理，浓缩越高比例越好，一切向钱看！小型设备就更别说了，完全赚不回来本啊，此处应该有表情。
常见问题解答：既然EDI技术是结合了电渗析和离子交换技术的水处理方法，为什么生产18M超纯水时系统还需要额外配置抛光溷床树脂装置？
答：其实这个问题可以这样理解，系统需要配置抛光组其主要原因是因为EDI产水电阻率不能稳定达到18MΩ*cm。而EDI不能稳定达到这个产水水质的主要原因也就是它是结合了电渗析和离子交换两种技术，在享受连续除盐和无需酸碱再生带来便利的同时，也降低了在离子交换方面的极致除盐。而18M的产水水质要求又极其苛刻，几乎不允许任何盐分的存在，客观上导致EDI的产水不能稳定达到18MΩ*cm，但是长期稳定产水电阻率达到15MΩ*cm还是相当有保障的。
写在最后：电渗析技术个人接触的比较少，所以只能在此简单的聊聊概念，后期如有机会多接触再补充。部分资料来自网络，大多数来自百度百科，图文如果侵权联系本人删除，谢谢。
补充一个常见名词DI水：Deionized Water，既去离子水。广义的DI水=纯水，狭义的DI水=超纯水。所以一般涉及到DI水的问题，都需要明确DI水的具体水质要求。
1、超滤与反渗透膜技能
膜别离是一种广泛存在的自然现象，法国学者AbbeNollet在1784年首次发现膜别离现象，并提出osmosis学说，是人类对膜与膜进程的最早期研讨。1861年，Schmidt提出超滤的概念，1925年，德国Sartorius公司开端生产微滤膜，1953年，美国学者Reid提出反渗透理论，并在水澹化处理中得以应用。1958年，国内开端进行关于离子交换膜的相关研讨，1966年开端研讨反渗透膜与超滤膜，现阶段，我国苦咸水、海水澹化、废水制备、纯水制备中都开端运用国产反渗透与超滤设备。膜别离技能依照原理不同能够划分为微滤、超滤、纳滤以及反渗透四种不同形式，有不同的过滤精度，别离对应不同尺度颗粒过滤处理需求，几种不同的膜别离技能中，反渗透膜别离技能精度最高，尺度超越100分子量有机物以及可溶性盐均无法穿过反渗透膜，广泛应用于锅炉补给水处理、水澹化以及废水处理。超滤膜别离技能运用网格尺度在微滤和纳滤之间的超滤半透膜，能够隔绝溶液中的胶体、悬浮物、微生物以及其他大粒径溶质，孔径5nm-0.1μm左右，压力效果下，膜孔径物质以下物质能够穿过超滤膜抵达另一侧，超越孔径尺度物质不能穿过，被截留在加压侧。
(1)优先吸附-毛细孔活动模型该模型由S.Sourirajan在1970年提出，假定水优先在膜表面吸附，排挤NaCl，浓溶液侧施加压力效果，膜表面吸附水分子将优先通过，脱除溶解盐。
2、电厂循环排污水超滤-反渗透膜组合处理工艺
(1)循环排污水状况剖析
(2)工艺流程规划
2.2 膜体系规划
超滤是一个物理别离进程，和滤池、砂滤以及活性炭过滤相比有许多优势，超滤膜孔径仅有0.002-0.1μm，遭到外界推动力效果，能够有效阻隔大粒径的胶体、颗粒、细菌以及其他原生动物。
超滤设备采用DCS控制体系，依照正常产水→正冲→气反洗→水反洗→正冲的时刻循环工作，运转进程长时间控制在0.1NTU以下，保护后续返渗体系运转安全。
反渗透技能是现阶段最节能高效的水除盐技能，运用膜别离方法，在压力效果下，原水经反渗透膜，截留水中杂质与盐分，产出纯水。依据火电厂循环排污水量确认反渗透设备产能，回收率一般在75%左右，为了应对加药和杂乱污染物的处理问题，挑选美国DOW公司BW30-365FR反渗膜，10:6排列膜壳，膜元件总计96支。超滤体系出水能够满意反渗透进水水质要求，高压泵升压至1.0MPa，反渗透体系可安稳运转，70t/h产水量下，脱盐率到达98.5%，能够直接用于冷却排污水循环。
超滤-反渗透组合工艺处理电厂循环冷却排污水应用潜力很大，通过处理水可直接回用，生产出的浓水也能够用于输煤站喷淋，实现电厂排污水真实意义上的循环使用。