电解、电渗析和电去离子

电解是指电流通过电解质溶液，随后带正负电荷的物质分别向正负电极移动。此过程可有效分解水分子，是电去离子的驱动力。然后，电渗析从电解质溶液中分离出氢氧 (OH-) 和氢 (H+) 离子，而电去离子则克服了电渗析的局限性，允许在不增加电压的情况下进行离子分离。

基本流程如下：想象一个简单的电池模型，该模型连接着浸入盐水浴中的两个电极。当电极引入电荷时，阴极会发生涉及水分子的还原反应：释放出氢气，留下 OH- 离子。在阳极进行氧化反应，释放出氧气气体，留下 H+ 离子。溶液中盐的存在促进了电极上的连续反应，从阴极获取氢氧离子，从阳极获取氢离子。

在电渗析中，电流驱动离子穿过半透膜。在 EDI 系统中，将只允许阳离子（OH- 离子）穿过的膜置于阴极旁边，而只允许阴离子（H+ 离子）穿过的膜则置于阳极旁边。现在中央腔室装有盐水溶液。当为系统施加电荷并发生化学反应时，离子将穿过膜从中央腔室移动到各自的电极，留下盐分子的成分和其他杂质。

然而，电渗析的作用是有限的。随着水变得越来越纯净，系统的电压需求增加，甚至超过 600 伏，这可能导致电弧现象。为解决这个难题，电去离子在中央腔室加入离子交换 (IX) 树脂或离子导电性介质。这使得离子可以轻松迁移出中央淡水室，而无需高电压。

使用杜邦™ EDI 模块

当作为水处理系统的一部分安装时，杜邦水处理解决方案的电去离子模块利用电流迫使污染物离子从进水中持续迁移到废水或浓水流，同时使用来自水分解的 H+ 和 OH- 离子持续使离子交换 (IX) 树脂床再生。

进水（淡水流）从杜邦™ EDI 模块的底部进入，并被引流到名为淡水室的垂直螺旋槽中。淡水流垂直流过位于阴离子和阳离子交换膜之间的离子交换树脂。

浓水通过中心管道进入模块底部，并被引流到名为浓水室的螺旋形流动槽中。向这些槽施加直流电流，将一小部分水分子裂解成 H+ 和 OH- 离子。H+ 和 OH- 离子被吸引到各自的电极上，首先迁移穿过各自的树脂，让树脂不断再生，然后穿过各自的渗透膜，进入浓水室。溶解在进水中的污染物离子将附着在它们各自的离子交换树脂上，取代 H+ 离子和 OH- 离子。进入树脂床后，离子就会加入其他离子的迁移行动，并穿过膜进入浓水室。污染物离子被截留在污染物室中，并通过再循环从系统中排出。

进水继续穿过淡水室，在淡水室的出口处进行净化和收集，然后流出杜邦™ EDI 模块。

碳酸和硅酸的转化

电去离子是精处理反渗透 (RO) 产水的有效方法。当产水进入 EDI 系统并施加电流时，部分产水将流经淡水室，从而去除大部分阳离子和阴离子。随着水变得更加纯净，电压差开始超过 2 伏，导致水分子分解。这就形成了局部的低 pH 值区域（含 H+ 离子）和高 pH 值区域（含 OH- 离子）。在高 pH 值区域，碳酸可以转化为阴离子碳酸氢盐，硅酸可以转化为阴离子双硅酸盐，而 EDI 可以去除这些阴离子。