医疗器械清洗设备连续脱盐原理介绍.pdfVIP

医疗器械清洗设备连续脱盐 原理介绍 EDI 是一种将电渗析与离子交换有机结合的膜分离技术，它综合了电渗析连续脱盐和离 子交换树脂深度净化的优点，同时克服了这两种分离技术原有的缺点。EDI 装置的构造类似 电渗析器，所不同的是在淡水室中充填有阴、阳离子交换树脂。人们在过去的研究中较少考 虑扩散层对运行参数的影响，本文将重点考察原水含盐量和流速对膜堆的电流的影响，并通 过扩散的原理对此加以解释;同时对淡水室树脂层态进行分析。 1 试验装置 edi 超纯水装置为自制，立式结构，规格为200mm×400mm，阴、阳离子交换膜为均相膜， 淡水室填充凝胶性阴、阳离子交换树脂(体积比2：1)，阴、阳电极均采用钛涂钉电极，由 0—200V 可控硅整流器提供直流电源。 试验用的EDI 的进水用一级除盐水加Na2SO4 和CaCl2 配制。 2 试验结果和讨论 2.1 原水合盐量对膜堆电流的影响 进水含盐量对操作电流的影响，一定的电压范围内，当进水的电导率为60 μ S/cm 时， 膜堆的电流与电压成线性关系;当进水的电导率为20μ S/cm 时，电流与电压关系曲线大致以 电流等于60mA 为界，电流较低时为直线关系，较高时则斜率增加。 淡水室内的离子迁移可看成为两个并行过程：一是阴、阳离子在水中分别向阳极和阴极 方向迁移，二是离子进入树脂孔道中发生离子交换后，即在树脂颗粒中迁移。设淡水室中水 和树脂的电阻分别为RW 和Rr，R1 为溶液相的电阻，R2 与R3 为阴阳表面扩散层电阻，即 RW=R1+R2+R3 (1) 淡水室的总电阻R 总由欧姆定律得： R 总=(RrRW)/(Rr+RW) (2) 在淡水室中，由于EDI 进水的电导率较低，树脂导电能力比原水要高2-3 个数量级，所 以原水中的离子主要通过在树脂层中的迁移进入浓水室。上述理论得到了很好的解释，在电 流小于60mA 时，同一电压下，原水电导率为60μ S/cm 的电流比20μ S/cm 的电流要高，但 并不与电导率之比成正比，这是因为虽然溶液相的电阻不同，但淡水室的电阻主要由树脂层 的串阻单定，因此相应的电流相差不大。 原水含盐量的不同是导致膜堆电流与电压曲线不同的主要原因。当膜堆电流超过极限电 流时，由于扩散层迁移到交换膜和树脂层中的离子数量大于主体溶液迁移到扩散层中的离子 数量，造成扩散层离子浓度下降，扩散层电阻上升，该处的电势梯度也相应增加，水分子在 高电势的作用下，大量地分解为H+和OH-，在电场的作用下定向移动，承担传递电流的责任。 当原水电导率较低时，扩散层中浓度梯度小，离子在扩散层中的传递速度较慢，只需很小的 电流，就可使膜和树脂界面离子浓度迅速减少，使得在膜和树脂界面上发生解离，由于氢离 子和氢氧根离子在树脂中的迁移速度比其它离子在甲脂中的迁移速度快，使得电流上升，进 一步加速了扩散层的极化现象，从而产生更多的H+和OH-，淡水室中的树脂因此得到更好的 再生，通常EDI 设备原水含盐量不应大于40μ S/cm。 2.2 原水流速对膜堆电流的影响 原水流速对膜堆电流的影响根据不同原水流速下电流电压曲线差异很小，说明原水流速 对膜堆电流的影响很小。 原水流速对EDI 的电流影响很小，这是因为在淡水室中，溶液相与树脂相是并联关系， 由于离子交换树脂的导电能力远高于原水的导电能力，离子传输主要通过树脂相进行，在一 定的淡水流量范围内淡室中的溶液相离子浓度的变化对总电阻的影响也很小，则膜堆电流不 发生明显变化。 流速较低时，溶液中的液流属于层流。在淡水室里，由于膜和树脂表面附近液体的流动 受到膜的心房以霹近表面的液流速度减小。在膜与流遭几乎为零，扩散层的厚度很薄，一般 只有 1×10-3～1×10-2cm。水的解离主要在扩散。当溶液相的离子浓度相同时，扩散层表 面的厚度对其传质起着决定性作用。由于原水流速对扩散层厚度的影响较小，使得不同流速 下膜和树脂表面扩散层的厚度一致，所以在不同的原水流速下电流-电压曲线差异很小。在 膜堆电流一致时，不同流速韵原水在同一时间通过扩散层的离子数量相同，由于流速较低时， 进入淡水室中的离子含量较低，所以低流速能够得到更好的水质，但相应地效率较低，运行 时应根据情况来确定，该装置流速应控制在10-20L/h 较为理想。 2.3 医疗器械清洗设备树脂层态的分析 为了更好地说明EDI 的工作原理;