В настоящее время многие производители лабораторных систем очистки воды используют технологию электродеионизации (ЭДИ, EDI).
Этот прогрессивный метод ионной очистки является альтернативой прямой очистке на ионообменных смолах и находит все более широкое применение.
При использовании для очистки воды картриджей с ионообменными смолами рано или поздно наступает момент, когда их ресурс (параметр, называемый емкость ионообменной смолы) исчерпается. В этом случае необходимо заменить картридж целиком или же прибегнуть к процедуре регенерации смолы. Последний процесс весьма трудоемок и, что самое главное, требует применения агрессивных химических веществ (кислот и щелочей).
В случае электродеионизации процесс регенерации очищающих элементов происходит одновременно с процессом очистки воды и не требует применения дополнительных реагентов.
В основе процесса электродеионизации лежит механизм электродиализа.
Суть электродиализа состоит в том, что примесные катионы и анионы из очищаемой воды под действием электромагнитного поля перемещаются к катоду и аноду соответственно. На их пути устанавливаются ионпроницаемые мембраны, которые задерживают молекулы воды.
Казалось бы, этого должно быть достаточно для полной очистки воды от ионов, однако это не так. Внутри модулей электродеионизации также есть ионообменные смолы.
По мере очищения воды от ионов ее удельное сопротивление возрастает и перемещение оставшихся ионов в такой среде требует наложения более сильных электромагнитных полей. В 1960-х годах (первые разработки модулей электродиализа) это явилось основным препятствием в использовании электродиализа для глубокой очистки воды, – энергозатраты становились слишком высоки. Однако, в последствии решение этой проблемы было найдено. Пространство между катодом и анодом заполнили ионообменной смолой в смешанной форме (катионит + анионит). Смола эффективно понижает диффузное сопротивление, позволяя ионам легко мигрировать внутри электродеионизационной ячейки. Это позволяет очищать воду практически «до самого последнего иона» (до концентрации одна часть на триллион).
Помимо того, что в такой среде облегчен процесс передвижения ионов, способствующий электродиализу, смола также выполняет функцию ионного обмена.
По мере протекания воды через слой ионообменной смолы она очищается от примесных ионов за счет механизмов электродиализа и ионного обмена. В результате последнего процесса ионы водорода и гидроксил-ионы смолы замещаются катионами и анионами из очищаемой воды. Наибольшая часть примесей поглощается в начальной части ячейки со смолой, а в конечной части мы уже имеем воду практически свободную от ионов. В такой ситуации электрическое поле между катодом и анодом концентрируется на границах зерен ионообменной смолы и воды. Достаточно достичь напряжения в 1,2 В (стандартный электрохимический потенциал разложения воды) и в этих областях образуются ионы водорода и гидроксил-ионы одновременно.
Вот они то и выполняют роль регенерирующих агентов и восстанавливают смолу до первоначальной H+ и OH- формы. По сути, то же самое происходит при химической регенерации смол с помощью растворов щелочей и кислот, но, как видите, здесь все происходит без использования каких-либо реагентов.
Итак, резюмируем: процесс электродеионизации воды состоит из трех одновременно протекающих процессов:
Преимущества метода электродеионизации следующие:
При всех очевидных преимуществах такого метода очистки воды, у него есть и весьма существенные недостатки, или вернее особенности, которые необходимо учитывать.
Недостатки метода электродеионизации воды:
Последняя причина – основная, по которой некоторые известные производители систем очистки воды по-прежнему предпочитают оснащать свои системы стандартными картриджами со смешанными ионообменными смолами.
Findlab предлагает Вашему вниманию качественные лабораторные системы очистки воды от Avidity Science (Великобритания). Это современные, надежные и недорогие в обслуживании системы для лабораторий. Ассортимент систем представлен здесь.