Thiết bị khử ion bằng điện từ (EDI)

Từ niềm đam mê công nghệ, Dương Thịnh đã tìm hiểu về công nghệ EDI và xin được tổng quát kiến thức về EDI như sau.

Cách mạng công nghệ khử khoáng

• Công nghệ khử khoáng đầu tiên: trao đổi ion

• Công nghệ khử khoáng cao hơn: trao đổi ion => thẩm thấu ngược RO

• Công nghệ khử khoáng tiên tiến nhất: EDI và công nghệ này hiện tại đang sử dụng nhiều cho các nhà máy yêu cầu về chất lượng nước siêu tinh khiết như dược phẩm, điện điện tử…

Công nghệ khử khoáng EDI

EDI (Electrodeionization) là sự kết hợp công nghệ màng bán thấm với trao đổi ion nhằm cung cấp một quá trình khử khoáng đạt hiệu quả cao nhất.

EDI là bước khử khoáng cuối cùng giúp:

- Loại bỏ các ion dư và tạp còn sót lại sau hệ thống RO

- Đáp ứng các yêu cầu tính toán chính xác về thông số: điện trở suất, sodium, silica, boron

Cấu tạo cơ bản hệ thống EDI

Tất cả các thiết bị EDI đều bao gồm các thành phần:

- Cation exchange membranes (màng trao đổi cation)

- Anion exchange membranes (màng trao đổi anion)

- Spacers (khoang chứa, ngăn cách bởi màng trao đổi cation/anion)

- Electrodes (điện cực dương Anode (+) và điện cực âm Cathode (-) )

- Cation/Anion exchange resin (hạt nhựa trao đổi ion H+/OH-)

Nguyên tắc quá trình EDI

Nguyên tắc hoạt động của EDI có thể mô tả qua hình bên dưới

Quá trình khử ion

- Hạt nhựa cation gốc H+ sẽ loại bỏ các cation như Ca++, Mg++, S, K+, NH4+…

- Hạt nhựa anion gốc OH- sẽ loại bỏ các anion như Cl-, HCO3-, SO4--, NO3-, SiO2…

Kết quả là các cation, anion trong nước được thay thế bằng ion H+, OH- và 2 ion này kết hợp tạo thành nước tinh khiết

Quá trình di chuyển ion

Với hệ thống EDI, nguồn điện cung cấp một dòng điện giữa 2 cực, dòng điện di chuyển giữa các điện cực từ cực dương đến cực âm. Khi các ion bị loại bỏ khỏi nước cấp, các cation bị hút đến cực âm, các anion bị hút đến cực dương

Các ion tích điện dương di chuyển qua nhựa cation và di chuyển qua màng trao đổi cation vào khoang tập trung do bị hút đến cực âm. Tương tự các ion tích điện âm di chuyển qua nhựa anion và di chuyển qua màng trao đổi anion vào khoang tập trung do bị hút đến cực dương.

Tại khoang tập trung các ion sẽ không thể di chuyển đến điện cực do việc bố trí của màng, màng cation nằm về phía cực dương và màng anion nằm về phía cực âm. Nước trong khoang tập trung là nước thải có chứa các cation và anion cần loại bỏ.

Quá trình tái sinh

Hệ thống EDI không cần phải tái sinh bằng hóa chất, hoạt động của thiết bị EDI là liên tục, các ion liên tục được loại bỏ và Resin được tái sinh liên tục nhờ quá  trình tách ion của điện.

Để thiết kế và chọn model EDI phù hợp với yêu cầu hệ thống, cần nắm rõ các yếu tố đầu vào, đầu ra để tính toán.

• Những thông số quan trọng đầu vào cần cho thiết kế EDI (Inputs)

+ Phân tích nước đầu vào: hàm lượng các ion, carbon dioxide (CO2/HCO3-/CO32-)

+ Nhiệt độ

+ Lưu lượng hệ thống

+ Lưu lượng/Ecell stack

+ Điện trở suất sản phẩm cần thiết

+ Silica sản phẩm cần thiết

+ Áp lực đầu vào

• Những thông số quan trọng đầu ra cần cho thiết kế EDI (Outputs)

+ Điện trở suất sản phẩm và hàm lượng silica mong muốn

+ Tỉ lệ thu hồi maximum

+ Hàm lượng silica, sodium, chloride, sulphate trong sản phẩm

+ Nguồn điện cung cấp

+ Lưu lượng và áp suất vận hành

EDI đi kèm theo hệ thống RO, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất yêu cầu nguồn nước siêu tinh khiết như:

- Sản xuất dược phẩm

- Vi điện tử

- Công nghiệp phát điện

- Công nghiệp rửa, phun bề mặt, công nghiệp điện phân

- Sản xuất lin kiện điện tử, IC...

- Phòng thí nghiệm công nghệ cao

- Hóa chất siêu tinh khiết

- Công nghiệp đánh bóng bề mặt ô tô, đồ gia dụng

- Sản phẩm quang điện, sản phẩm tinh xảo kỹ thuật cao

- Nước cấp vào nồi hơi áp suất lớn

- Công nghiệp sơn, mạ công nghệ cao