EDI система за производство на ултрачиста вода

Необходими са авангардни технологии, за да се произвежда ултрачиста вода, която отговаря на строгите стандарти за качество на производството на електроенергия, електрониката и лекарствата. EDI водни системи са единственият безхимичен начин за превръщане на обикновена пречистена вода в ултрачиста вода със стойности на съпротивление до 18.2 MΩ·cm. Традиционните методи за йонообмен са трудни за изпълнение и вредни за околната среда. Тази технология премахва тези проблеми и позволява производството да протича непрекъснато и стабилно, без да се използват химически регенеранти. Мениджърите по снабдяване, заводските инженери и техническите лица, вземащи решения, които искат да извлекат максимума от своите съоръжения за производство на ултрачиста вода, като същевременно поддържат ниски общи разходи за собственост, трябва да разберат как работи електродейонизацията и да изберат правилната настройка.

Разбиране на водните системи EDI и тяхната роля в производството на ултрачиста вода

Комбинирането на йонообменни смоли с електрически токове, електродейонизацията е голяма крачка напред в пречистването на водата. Тя винаги произвежда много чиста вода. EDI технологията използва електрическо поле за постоянно отстраняване на заредени примеси чрез йонообмен. мембранаТова е различно от обратната осмоза, която физически филтрира примесите, или дестилацията, която кипва вода. При този метод не е необходимо да използвате опасни химикали като солна киселина или натриев хидроксид, които обикновено са необходими в обикновените дейонизационни системи за регенериране на пластмаса.

Предимството без химикали

Най-хубавото на съвременните устройства за електродейонизация е колко лесни са за употреба и колко добре защитават околната среда. Традиционните йонообменни слоеве трябва да се регенерират редовно с помощта на агресивни химикали, което затруднява отстраняването на отпадъчните води и повдига проблеми с безопасността на работното място. EDI работи през цялото време без този проблем, което значително намалява времето за престой в бизнеса и проблемите със спазването на регулаторните изисквания. Компаниите, които използват тази технология, казват, че не е нужно да съхраняват толкова много химикали и техните застрахователни тарифи са по-ниски.

Индустриални срещу компактни конфигурации

Електродейонизационните агрегати се предлагат в различни размери, за да отговарят на нуждите на всяко място. Големите фармацевтични фабрики или фабриките за полупроводници обикновено използват промишлени комини, които могат да обработват от 10 до 50 кубически метра на час. От друга страна, лабораториите и малките производствени предприятия могат да използват малки агрегати, които могат да обработват от 0.5 до 2 кубически метра на час. Тъй като са модулни, съоръженията могат да започнат с по-малко пространство и постепенно да се увеличават с нарастването на производството. Това защитава капиталовите инвестиции и запазва свободата на работа.

Сравняване на EDI с традиционните методи

Когато разглеждаме различни начини за пречистване на вода, обратната осмоза премахва около 95–99% от разтворените твърди вещества, но не може да постигне нивата на устойчивост, необходими за ултрачиста употреба. Дестилацията прави висококачествена вода, но използва много енергия – обикновено от 50 до 80 kWh на кубичен метър – така че не може да се използва непрекъснато в промишлеността. EDI водни системи използват по-малко от 0.5 kWh на кубичен метър и произвеждат по-добро качество на крайната вода, което прави електродейонизацията най-добрата стъпка за завършване след RO подготовката.

Как работи EDI водната система? Поетапно описание

Познаването на това как работят нещата отвътре помага на екипите по закупуване да правят интелигентни избори относно системните нужди и как те трябва да бъдат интегрирани. Всеки електродейонизационен блок има сърцевина, съставена от редуващи се отделения за разреден и концентриран разтвор, които са разделени от катионни и анионнообменни мембрани и са запълнени със смесена йонообменна смола.

Критични изисквания за предварителна обработка

За да работи всяка високоефективна система за електродейонизация по най-добрия начин, е необходима подготовка за обратна осмоза. Йонното натоварване, което постъпва в EDI стека, се намалява с 95–98%, когато RO се отърве от насипните разтворени твърди вещества. Тази подготовка предпазва скъпите йонообменни мембрани от преждевременно замърсяване и значително увеличава полезния живот на стека. Водата, която постъпва в модула за електродейонизация, трябва да има проводимост по-малка от 20 до 30 µS/cm, да бъде почти напълно мека и да съдържа много малко биологични вещества.

Процесът на непрекъсната дейонизация

Водните молекули се разделят на водородни (H+) и хидроксилни (OH-) йони, когато електричеството тече през комина. Това е известно като дисоциация на водата. Тези йони поддържат смолните перли живи, като ги обменят с катиони и аниони, разтворени в захранващата вода. Отделените йони се изтласкват от електрическото поле през селективните мембрани и в пътищата за концентрат, където се отмиват. Тази саморегенерираща се система позволява на резервоара да работи 24 часа в денонощието, седем дни в седмицата, без циклите на изтощение, които се случват при обикновените деионизирани резервоари.

Показатели за ефективност, които имат значение

Когато купувате системи за EDI вода, хората трябва да обърнат внимание на три важни фактора. Съпротивлението на водата в продукта показва колко е чиста тя – обикновено за медицински цели са необходими 10-15 MΩ·cm, докато за производството на полупроводници са необходими 18.2 MΩ·cm. Коефициентът на възстановяване, който представлява количеството захранваща вода, превръщащо се в вода в продукта, обикновено е между 85 и 95%. Това има пряк ефект върху експлоатационните разходи. Енергийните компании трябва да могат да се отърват от силициевия диоксид възможно най-ефективно, защото дори малки количества могат да причинят котлен камък по турбините.

Избор на правилната EDI водна система за вашата инсталация за ултрачиста вода

Да избера правилното EDI водни системи конфигурация, трябва внимателно да обмислите текущите си желания, както и целите си за растеж в бъдеще. Всичко е повлияно от избора, от първоначалната инвестиция до дългосрочните разходи за правене на бизнес и надеждността на производството на EDI водни системи.

Определяне на целите ви за качество на водата

Различните области изискват различна степен на чистота. За да могат фармацевтичните компании да произвеждат вода за инжекции (WFI), съпротивлението винаги трябва да бъде 15+ MΩ·cm, а общият органичен въглерод трябва да е по-малък от 10 ppb. Съоръженията, които работят с полупроводници, се нуждаят от възможно най-високо съпротивление от 18.2 MΩ·cm и процент силиций по-малък от 1 ppb. За производството на електроенергия целта е проводимостта да се поддържа възможно най-ниска (обикновено под 0.1 µS/cm), за да се предотврати разрастването на котлите. Ясното определяне на тези цели помага да се избере правилният размер и материал на системата.

Мащабируемост и бъдещ капацитет

Когато оразмеряват системите за електродейонизация, предлагаме на екипите по закупуване да обмислят прогнозите за растеж за следващите 5 до 7 години. С увеличаването на производството, модулните конструкции позволяват едновременно добавяне на комини, но оригиналната инсталация трябва да има достатъчно енергийна инфраструктура и място за растеж. Системите с малък капацитет винаги работят с пълен капацитет, което съкращава живота на оборудването и затруднява регулирането на работата по време на високо търсене.

Рамка за оценка на доставчиците

Сертификати са първото нещо, което трябва да търсите при евентуални доставчици на водни системи EDI. Търсете управление на качеството по ISO 9001 и съответствие с екологичните изисквания по ISO 14001. Гаранционните условия на Stack показват колко уверен е производителят; реномираните продавачи предлагат гаранции, които траят между 5 и 8 години при правилна грижа и предварителна обработка. Колко бързо Техническа поддръжка Отговорите са много важни. Попитайте настоящите клиенти във вашия бизнес за примери и разберете колко време обикновено отнема отстраняването на технически проблеми.

Анализ на общата цена на притежание

Цената на инструментите в началото е само една част от финансовата картина. Разберете колко енергия ви е необходима, като погледнете колко произвеждате. Добрите системи за електродейонизация използват между 0.3 и 0.5 kWh на кубичен метър. Помислете колко ще струва смяната на мембраната, която обикновено е необходима на всеки 5 до 8 години за комина. Помислете за нещата, които ще ви трябват за предварителна обработка, като например нови... ro мембранаи патрони филтри. Много места установяват, че малко по-високата първоначална цена за закупуване на висококачествено оборудване за електродейонизация се изплаща с по-ниски експлоатационни разходи и по-дълъг експлоатационен живот.

Поддръжка, отстраняване на неизправности и осигуряване на качеството на водните системи EDI

Необходими са дисциплинирани планове за ремонт и редовни проверки на качеството, за да се гарантира надеждността на производството на ултрачиста вода. Структурираните планове за поддръжка помагат на съоръженията да отчитат над 99% време на работа и по-дълъг живот на системите от заявения от производителя срок на експлоатация.

Протоколи за рутинна поддръжка

Водоустойчивостта на продукта, дебитът на концентрата и разликите в налягането в комините трябва да се проверяват всеки ден. Като част от седмичните проверки, системите за предварителна обработка трябва да се проверяват. Производителността на RO мембраната има пряко влияние върху живота на електродейонизацията. Като част от месечната поддръжка, картриджните филтри трябва да се почистват и точността на измервателите на проводимост трябва да се проверява. Електрическите връзки, системите за управление и писменото проучване на тенденциите в факторите на производителност трябва да се проверяват на всеки три месеца.

Често срещани предизвикателства и решения

В повечето случаи замърсяването на мембраната се проявява като бавно намаляващо водоустойчиво състояние на продукта или повишаване на пада на налягането в комините. Това обикновено се случва, защото подготовката не е извършена правилно, особено когато има течове поради твърдост или органично замърсяване. Добавянето на повече омекотяващи или филтри с активен въглен нагоре по веригата обикновено решава проблема. Когато смолата се разгради, това обикновено се проявява като нестабилно качество на продукта или по-висока проводимост на концентрата. Това обикновено е признак на излагане на хлор или активност извън препоръчителните температурни диапазони.

Параметри за тестване на качеството

За да се спазват правилата, тестовете трябва да се извършват редовно, съгласно бизнес стандартите. Във фармацевтичните заводи съпротивлението обикновено се тества непрекъснато, а нивата на общия органичен въглерод (TOC) се потвърждават веднъж седмично в лабораторията. Полупроводниковите компании постоянно проверяват съпротивлението, силициевия диоксид и броя на частиците, а всеки месец правят пълно йонно изследване. На всеки час се отчитат катионната проводимост и разтвореният кислород за целите на производството на електроенергия. Записите от тестовете показват, че спазвате правилата и ви дават ранно предупреждение за евентуални проблеми с производителността.

Ръководство за снабдяване и монтаж на водни системи EDI

За успешно използване EDI водни системи технология, трябва да помислите както за бизнес страната на нещата, така и за техническата страна на инсталирането ѝ. Управлението на разходите, осигуряването на качеството и дългосрочната експлоатационна надеждност на водните системи EDI трябва да бъдат взети предвид по време на процеса на покупка.

Съображения за разходи и финансово планиране

Системите за електродеонизация в индустриален мащаб обикновено струват между 50 000 и 500 000 долара или повече за големи установки за производство на полупроводници и 50 000 долара за малки лабораторни установки. Разходите за монтаж, които включват окабеляване, водопровод и настройка на системата за управление, добавят от 20 до 40 процента към цената на оборудването. Много доставчици предлагат гъвкави начини на плащане, като оперативен лизинг или договори, базирани на изпълнение, които обвързват плащанията с потвърдено качество на водата.

Изисквания за професионална инсталация

За да работят според очакванията, системите за електродейонизация трябва да бъдат инсталирани точно както е указано от производителя. Електрическите линии трябва да осигуряват стабилно постоянно захранване с малки колебания на напрежението. Препоръчваме използването на специални вериги, които имат подходяща защита от пренапрежение. За да се поддържат нещата чисти, тръбопроводите трябва да бъдат изработени от високочисти материали като PVDF или неръждаема стомана 316L. Интегрирането на системата за управление с текущото проследяване на съоръжението позволява на системата автоматично да реагира на промени в параметрите, което намалява вероятността от производство, което не отговаря на спецификациите.

Персонализиране за специфични приложения

Стандартните настройки за електродейонизация работят добре за много приложения, но понякога е необходимо да се направят промени, за да се отговаря на специфични нужди. За места, където нуждите от поток се променят много, са полезни системи с автоматично стъпаловидно включване на комини при нарастване на търсенето. Предприятията, които се занимават с трудна за подаване вода, може да се нуждаят от специални мембранни формули, които не се замърсяват с органични вещества. Често фармацевтичните заводи се нуждаят от допълнителна документация, като например процедури за фабрично приемане (FAT) и квалификация за монтаж/експлоатационна квалификация (IQ/OQ).

Гаранционна и следпродажбена поддръжка

Когато получите пълна гаранция, тя трябва да покрива EDI стека за период от 5 до 8 години с правилната подготовка, захранващите източници за период от 2 до 3 години и системите за управление за период от 1 до 2 години. Посочете ясно какви действия обикновено анулират гаранцията, като например работа извън разрешения диапазон или използване на почистващи препарати. Продукти които не са одобрени. Проверете сервизната мрежа на доставчика. Местата, които са далеч от центрове за техническа поддръжка, трябва да говорят с продавача за онлайн диагностика и поддържане на инвентар от важни резервни части.

Заключение

Технологията за електродейонизация произвежда ултрачиста вода, която отговаря на строгите изисквания на съвременните индустриални процеси и елиминира проблемите, свързани с използването на методи с високо съдържание на химикали. EDI водните системи са най-добрият избор в електронната, фармацевтичната и енергийната промишленост, защото не използват химикали, произвеждат високочисти продукти през цялото време и заемат малко място. За да върви добре изпълнението, качеството на предварителната обработка трябва да бъде внимателно обмислено, системата трябва да е с правилния размер както за настоящите, така и за бъдещите нужди и трябва да се спазват строги правила за поддръжка. Когато купувате екипи, внимателно проверете доставчиците въз основа на техните технически умения, гаранционни условия и следпродажбено обслужване. Те са настроили своите съоръжения да произвеждат ултрачиста вода по стабилен и рентабилен начин в продължение на десетилетия.

Често задавани въпроси

1. Изисква ли електродейонизацията предварителна обработка с обратна осмоза?

Да, подготовката за обратна осмоза е необходима, за да работи правилно електродейонизацията. RO премахва 95–98% от разтворените йони, което предпазва скъпите EDI мембрани от запушване и прекалено бързо натрупване на котлен камък. Без правилната подготовка, животът на мембраната намалява от обичайните 5 до 8 години на 12 до 18 месеца, което прави технологията икономически нерентабилна.

2. Какъв е типичният живот на електродейонизационен стек?

Ако използвате правилната RO подготовка и следвате инструкциите за поддръжка, един добър EDI комин би трябвало да издържи между 5 и 8 години, преди да се наложи подмяната му. Съоръженията, които поддържат проводимостта на захранващата вода под 20 µS/cm и не допускат хлор във водата, обикновено имат експлоатационен живот на комин близо до горната част на този диапазон.

3. Какво влияние оказва въглеродният диоксид в захранващата вода върху производителността?

Йонното натоварване от разтворения CO2 има голямо влияние върху водоустойчивостта на продукта. Когато нивата на CO2 надхвърлят 5–10 ppm, препоръчваме да се поставят инструменти за дегазация, които обикновено са мембранни контактори, преди системата за електродейонизация. Тази стъпка на подготовка поддържа системата в оптимално състояние и намалява количеството електроенергия, която използва.

4. Енергоемка ли е електройонизацията?

Не, електродейонизацията е един от най-енергийно ефективните начини за получаване на ултрачиста вода – обикновено използва по-малко от 0.5 kWh на кубичен метър произведена вода. Това е много по-добър вариант от дестилацията (50–80 kWh/m³) и когато сумирате общата енергия на системата, е дори по-ефективно от използването на обикновен йонен обмен с химическо възстановяване.

Партнирайте с Morui за вашите нужди от производство на ултрачиста вода

 С 14 локации в Китай и технически екип от 20 експертни инженери, Guangdong Morui Environmental Technology предлага широка гама от EDI водни системи опции. Нашият интегриран метод съчетава производство на оборудване в собствения ни завод за производство на мембрани с пълни услуги по монтаж и въвеждане в експлоатация. Това гарантира, че целият проект ще протече гладко, от планирането до стартирането. Като известен доставчик на EDI водни системи с повече от 500 отдадени служители, ние знаем колко е важно за вашия бизнес да има надеждно производство на ултрачиста вода. Имейл Нашият екип at benson@guangdongmorui.com да обсъдим вашите уникални нужди и да получим подробна техническа оферта на разумни цени.

Източници

1. Американско дружество за изпитване и материали. (2018). ASTM D1193-06: Стандартна спецификация за реагент вода. Уест Коншохокен, Пенсилвания: ASTM International.

2. Ганзи, Г.К., Джха, А.Д., ДиМаскио, Ф. и Ууд, Дж.Х. (1997). Електродейонизация: Теория и практика на непрекъснатата електродейонизация. Ultrapure Water Journal, 14(3), 64-69.

3. Strathmann, H. (2010). Електродиализа, зряла технология с множество нови приложения. Обезсоляване, 264(3), 268-288.

4. Фармакопейна конвенция на Съединените щати. (2020). USP 43-NF 38: Обща глава за пречистената вода. Роквил, Мериленд: Фармакопея на Съединените щати.

5. Международно дружество за полупроводниково оборудване и материали. (2016). SEMI F63-0307: Ръководство за ултрачиста вода, използвана в полупроводниковата обработка. Сан Хосе, Калифорния: Международни стандарти на SEMI.

6. Ууд, Дж., Гифорд, Дж., Арба, Дж. и Шоу, М. (2010). Производство на ултрачиста вода чрез непрекъсната електродейонизация. Обезсоляване, 250(3), 973-976.