1. Définition de l'EDI et du CEDI
EDI : nom complet Électrodéionisation, traduction anglaise de électrodéionisation, également connue sous le nom de technologie d'électrodéionisation continue.
En substance, il intègre la technologie de l'électrodialyse et la technologie de l'échange d'ions. Grâce à la perméation sélective des cations et des anions par des membranes cationiques et anioniques et à l'échange d'ions dans l'eau par des résines échangeuses d'ions, la migration directionnelle des ions dans l'eau est obtenue sous l'action de champs électriques, ce qui permet d'obtenir une purification et un dessalement en profondeur de l'eau, et de régénérer en continu la résine chargée grâce aux ions hydrogène et hydroxyde produits par électrolyse de l'eau.
CEDI : nom complet Continuous Electrodeionization, traduction anglaise de la technologie d'électrodéionisation continue.
Son principe de base est similaire à l'EDI, mais contrairement à l'EDI général, le CEDI remplit également des résines échangeuses d'ions dans la chambre à eau concentrée (même la chambre à eau extrême).
Sur la base des différences ci-dessus, le CEDI ne nécessite pas de circulation d’eau concentrée (pas le processus de réutilisation du processus frontal de reflux) et constitue une version améliorée de l’EDI.
2. Différences entre les systèmes EDI et CEDI
À partir des définitions de base ci-dessus, nous pouvons constater que les structures de l'EDI et du CEDI sont fondamentalement les mêmes, à l'exception du remplissage de la chambre d'eau concentrée et de la chambre d'eau extrême (pas tous les CEDI). La technologie est essentiellement basée sur l'électrodialyse et la technologie d'échange d'ions.
La structure de base de l'EDI et de la CEDI est en fait la même que celle de l'électrodialyse (ED), avec des groupes de chambres d'eau douce et de chambres d'eau concentrée disposées au milieu, et une chambre d'eau extrême de chaque côté.
Parmi eux, le système EDI remplit principalement la chambre d'eau douce avec de la résine échangeuse d'ions pour compléter le dessalement et la régénération. La structure est la suivante :
CEDI remplit non seulement la résine échangeuse d'ions dans la chambre d'eau douce, mais également dans la chambre d'eau concentrée et même dans la chambre d'eau polaire (communément appelée technologie de remplissage complet de résine).
Sur la base des différences susmentionnées dans la structure de l’EDI et du CEDI, les différences entre les deux sont brièvement résumées comme suit :
| Système EDI | Système CEDI | Système CEDI | |
| Série typique | Série E-CELL-MK (Suez/Veolia) | Série E-CELL-3X (Suez/Veolia) | Série ionpure-LXM (Yihua, anciennement Siemens) |
| Chambre à eau concentrée | Rempli de sel raffiné (NaCl de haute pureté), la résistance du groupe membranaire est réduite par la circulation de saumure ; la conductivité de l'eau concentrée est comprise entre 200-400μs/cm | Rempli de résine échangeuse d'ions, la résistance du groupe membranaire est réduite par échange d'ions et la circulation d'eau concentrée n'est pas nécessaire ; la conductivité de l'eau concentrée est comprise entre 20-100μs/cm | Rempli de résine échangeuse d'ions, la valeur de résistance du groupe membranaire est réduite par échange d'ions et la circulation d'eau concentrée n'est pas nécessaire ; la conductivité de l'eau concentrée est comprise entre 20-100μs/cm |
| Chambre à eau du pôle | 1-2% de l'eau du pôle est évacuée ; l'eau du pôle anodique produit du chlore et l'eau du pôle cathodique produit de l'hydrogène et de l'oxygène. | Il y a une décharge d'eau polaire ; l'eau polaire anodique produit du chlore et l'eau polaire cathodique produit de l'hydrogène et de l'oxygène. | Il n'y a pas de rejet d'eau sur le poteau |
| Pipeline | 6 entrées et sorties (chambre à eau pure, chambre à eau concentrée, chambre à eau polaire) ; la chambre à eau concentrée nécessite une pompe de circulation pour revenir | 5 entrées et sorties (la chambre d'eau douce et la chambre d'eau polaire partagent l'entrée) ; la chambre d'eau concentrée n'a pas besoin de pompe de circulation pour revenir | 4 entrées et sorties ; la chambre d'eau concentrée n'a pas besoin de pompe de circulation pour revenir |
| Recyclage | L'eau concentrée retourne au réservoir d'eau de prétraitement ; l'eau du poteau doit être collectée et traitée ou évacuée par une canalisation ouverte | L'eau concentrée retourne au réservoir d'eau de prétraitement ou au réservoir d'eau intermédiaire ; l'eau du poteau doit être collectée et traitée ou évacuée par une canalisation ouverte | Le concentré retourne au réservoir de prétraitement ou au réservoir intermédiaire (système RO à deux étages, le retour au réservoir RO de premier étage est également possible) |
| Autres | Module d'alimentation partagé, la défaillance d'un seul module peut facilement provoquer l'arrêt du système, un contrôle du programme PLC est requis. | Module d'alimentation indépendant, la défaillance du module d'azote n'affecte pas le fonctionnement des modules restants, le contrôle du programme est simple. | Module d'alimentation indépendant, la défaillance du module d'azote n'affecte pas le fonctionnement des modules restants, le contrôle du programme est simple. |
En fait, à partir du nom anglais complet, vous pouvez constater que la frontière entre EDI et CEDI est en réalité très vague.
Le concept même de CEDI a une importance commerciale (ionpure est à l'origine de l'application de la technologie EDI en 1987, mais plus tard, la part de marché est bien inférieure à celle de la série E-cell de Suez).
La technologie de la série LXM est certainement supérieure à celle de la série MK (circulation concentrée), mais son prix est également relativement élevé. Afin de refléter l'écart technique correspondant, le nom CEDI a été créé et le terme Continu a été ajouté avant Électrodéionisation pour refléter le rôle plus pratique et continu.
Cependant, l'effet publicitaire n'est évidemment pas aussi bon que Siemens (la société mère d'ionpure) l'espérait. Tout le monde y est habitué, donc peu de gens font la différence entre les deux. Hormis l'installation un peu gênante, il n'y a presque aucune différence dans la qualité de l'eau et le rapport qualité-prix du concurrent est plus élevé.
Au fil du temps, le nom CEDI a même été assimilé. Il n'existe qu'un seul processus EDI au monde, et peu de gens souligneront la différence entre CEDI et la technologie EDI. Personne ne dit que le processus EDI dans la technologie de traitement de l'eau n'est définitivement pas une technologie CEDI, et peu de gens indiqueront séparément qu'il s'agit de la technologie CEDI.
Plus tard, E-CELL a lancé le module EDI de troisième génération de la série -3X, qui remplissait également la chambre à eau concentrée avec de la résine, mais pas la chambre à eau polaire avec de la résine. Les gens n'ont pas souligné qu'il s'agissait de la technologie CEDI, mais ont seulement dit qu'ils étaient principalement utilisés pour le dessalement continu industriel.
En ce moment, mon cœur est en désordre. À proprement parler, la série -3X est sans aucun doute une amélioration par rapport à la série MK, mais si elle est basée sur la définition de CEDI promue par ionpure, il y a évidemment encore une différence.
3. Facteurs d'influence et mesures de contrôle de l'EDI/CEDI
1. Influence de la conductivité de l'eau d'entrée
Sous le même courant de fonctionnement, à mesure que la conductivité de l'eau brute augmente, le taux d'élimination EDI des électrolytes faibles diminue et la conductivité de l'eau résiduaire augmente également.
Si la conductivité de l'eau brute est faible, la teneur en ions est également faible et la faible concentration d'ions rend le gradient de force électromotrice formé à la surface de la résine et de la membrane dans la chambre d'eau douce également important, ce qui entraîne un degré accru de dissociation de l'eau, une augmentation du courant limite et un grand nombre de H+ et OH-, de sorte que l'effet de régénération de la résine échangeuse d'anions et de cations remplie dans la chambre d'eau douce est bon.
Par conséquent, il est nécessaire de contrôler la conductivité de l'eau d'entrée afin que la conductivité de l'eau d'entrée EDI soit inférieure à 40 µs/cm, ce qui peut garantir la conductivité de l'eau d'effluent qualifiée et l'élimination des électrolytes faibles.
2. Influence de la tension et du courant de travail
À mesure que le courant de travail augmente, la qualité de l’eau produite continue de s’améliorer.
Cependant, si le courant augmente après avoir atteint le point le plus élevé, en raison de la quantité excessive d'ions H+ et OH- produits par l'ionisation de l'eau, en plus d'être utilisés pour la régénération de la résine, un grand nombre d'ions excédentaires agissent comme ions porteurs pour la conduction. Dans le même temps, en raison de l'accumulation et du blocage d'un grand nombre d'ions porteurs pendant le mouvement, une diffusion inverse se produit même, ce qui entraîne une diminution de la qualité de l'eau produite.
Il est donc nécessaire de sélectionner une tension et un courant de fonctionnement appropriés.
3. Influence de l'indice de turbidité et de pollution (SDI)
Le canal de production d'eau du composant EDI est rempli de résine échangeuse d'ions. Une turbidité et un indice de pollution excessifs bloqueront le canal, ce qui entraînera une augmentation de la différence de pression du système et une diminution de la production d'eau.
Par conséquent, un prétraitement approprié est nécessaire et les effluents RO répondent généralement aux exigences d’entrée EDI.
4. Influence de la dureté
Si la dureté résiduelle de l'eau d'entrée dans l'EDI est trop élevée, cela provoquera un entartrage sur la surface de la membrane du canal d'eau concentrée, réduira le débit d'eau concentrée, réduira la résistivité de l'eau produite, affectera la qualité de l'eau produite et, dans les cas graves, bloquera les canaux d'écoulement de l'eau concentrée et de l'eau polaire du composant, provoquant la destruction du composant en raison d'un échauffement interne.
L'élimination du CO2 peut être combinée pour adoucir l'eau d'entrée de l'osmose inverse et ajouter de l'alcali ; lorsque la teneur en sel de l'eau d'entrée est élevée, une première étape d'osmose inverse ou de nanofiltration peut être ajoutée en combinaison avec le dessalement pour ajuster la dureté.
5. Impact du COT (carbone organique total)
Si la teneur en matières organiques de l'eau d'entrée est trop élevée, cela entraînera une pollution organique de la résine et de la membrane de perméabilité sélective, ce qui entraînera une augmentation de la tension de fonctionnement du système et une diminution de la qualité de l'eau produite. Dans le même temps, il est également facile de former des colloïdes organiques dans le canal d'eau concentrée et de bloquer le canal.
Par conséquent, lors du traitement, il peut être combiné avec d'autres exigences d'index pour ajouter un premier étage R0 pour répondre aux exigences.
6. Impact des ions métalliques tels que Fe et Mn
Les ions métalliques tels que Fe et Mn peuvent provoquer un « empoisonnement » de la résine, et l'« empoisonnement » métallique de la résine peut entraîner une détérioration rapide de la qualité de l'eau des effluents EDI, en particulier une diminution rapide du taux d'élimination du silicium. De plus, l'effet catalytique oxydant des métaux à valence variable sur les résines échangeuses d'ions peut provoquer des dommages permanents à la résine.
D'une manière générale, la teneur en Fe de l'eau d'entrée de l'EDI est contrôlée pour être inférieure à 0,01 mg/L pendant le fonctionnement.
7. Effet du CO2 dans l'eau entrante
Le HCO3- généré par le CO2 dans l'eau entrante est un électrolyte faible, qui peut facilement pénétrer la couche de résine échangeuse d'ions et provoquer une détérioration de la qualité de l'eau produite.
Il peut être éliminé par une tour de dégazage avant l’entrée de l’eau.
8. Effet de la teneur totale en anions (TEA)
Un TEA élevé réduira la résistivité de l'eau produite par EDI, ou nécessitera une augmentation du courant de fonctionnement de l'EDI, et un courant de fonctionnement excessif entraînera une augmentation du courant du système et une augmentation de la concentration de chlore résiduel de l'eau de l'électrode (CEDI n'a pas de problème de chlore résiduel, mais l'impact global d'un TEA excessif sur le système est objectivement présent. Dans le domaine électronique, le processus CEDI est souvent suivi d'un processus de résine échangeuse d'anions alcaline forte), ce qui n'est pas bon pour la durée de vie de la membrane de l'électrode.
Outre les 8 facteurs d'influence ci-dessus, la température d'entrée, la valeur du pH, le SiO2 et les oxydes ont également un impact sur le fonctionnement du système EDI.