Page 63 - 电力与能源2023年第一期
P. 63
范 赏，等：电渗析技术在核电厂的应用与性能评估 57
( n)
Q
I 杂质 = × C × Z × F （2）
式中 Q——产水流量（即淡水室总流量），L·S ；
-1
n—— 淡 水 室 个 数 ；C—— 进 水 杂 质 离 子 浓 度 ，
mol·L ；Z—— 杂 质 离 子 带 的 电 荷 数 目 ，取 绝 对
-1
值；F——法拉第常数，96 500 C·mol 。
-1
通过式（1）、（2）可得：
I × n
E = （3）
Q × C × Z × 96 500
2.1 进水电导率变化影响分析
由式（3）可以看出，当淡水室进水电导增加，
也就是淡水室进水中的离子浓度 C 增加，在 EDI
图 1 EDI 工作原理示意图
电流 I 和产水流量 Q 不变时，则 E 下降，EDI 中水
连续脱盐的目的。在电场作用下，水发生离解，产
解离程度降低，水中弱离子化杂质离子化的程度
生 H 、OH ，保证靠近出水的一部分树脂处于良
−
+
也降低，因此产水中的电导率将升高。同时，淡水
好的再生状态（即抛光状态），使水中弱离子化杂
室进水电导率的上升会导致 EDI 膜堆电阻降低，
质离子化，提高 EDI 对弱离子化杂质的脱除效率。
但这种影响程度效果较小，因为 EDI 淡水室电阻
EDI 中水离解是提高 EDI 性能的关键因素， 主要由 EDI 树脂相电阻来决定。即淡水室进水电
而膜堆电阻是影响水离解的主要因素之一。EDI 导上升导致 EDI 膜堆电阻降低而增加的水解离程
膜堆电阻主要由浓室浴液相、淡室树脂相和离子 度，相比淡水室进水电导率上升导致 EDI 电流系
交换膜相中离子的摩尔电导和浓度来决定，离子 数降低而影响的水解离程度要小。
的摩尔电导越大，离子浓度越高，则 EDI 膜堆电阻 图 2 为 EDI 出水电导率和淡水室进水电导率
就越小。EDI 中水解离程度越高，其对 EDI 淡水 的变化趋势，可以看出，淡水电导率随入水电导率
室填充的树脂再生程度就越好，EDI 的脱盐率就 的变化明显，与预期情况相符。
越高，而且对弱离子化杂质的去除效果也越好。
EDI 淡水室变化对 EDI 膜堆电阻影响不大，
而在分析淡水室变化对去除水中弱离子化杂质的
影响时，提出了电流系数 E 的概念，用 E 来分析淡
水室变化对去除水中弱离子化杂质的影响。在
EDI 淡水室中，传输电流必然是带电离子的有规
律运动产生的，EDI 电流 I 可以认为由两部分组 图 2 EDI 电导率变化趋势
成：一部分是水中带电的杂质离子迁移形成的电 2.2 进水流量变化影响分析
+
流，称作 I 杂质 ；另一部分是由水解离产生 H 、OH − 同理，通过公式（3）可以，当进水流量 Q 增加，
迁移形成的电流，称作 I 水离解。EDI 电流 I 与水中带 而 EDI 电流 I、进水电导率 C 不变时，会导致 E 降
电的杂质离子迁移形成的电流 I 杂质的比，可以反映 低，造成 EDI 水解离程度降低，水中弱离子化杂质
水离解的程度，用电流系数 E 来描述，如下式： 离子化的程度降低，因此产水中的电导将升高。
I 图 3 为某厂 EDI 进水流量和出水电导率的变
E = （1）
化趋势，虽然 EDI 进水流量存在波动，但平均到单
I 杂质
每一个淡水室中的水中杂质离子所能携带的 个模块中（5 个或者 6 个）时，单个模块的流量变化
电荷数可以表示如下： 并不明显，所以没有发现出水电导率和进水流量
