《含有保護水流的電去離子方法與裝置》是南開大學於2009年10月12日申請的專利，該專利的公布號為：CN101671070，專利公布日：2010年3月17日，發明人是：王建友、王玉珍、盧會霞、董恆、王少明。
《含有保護水流的電去離子方法與裝置》屬於脫鹽和廢水處理技術。通過三隔室基本工作單元設計，在膜堆中設定了保護室，並在其中引入保護水流，使得電去離子裝置在高硬度原水、高濃度重金屬離子原水等條件下能夠避免膜堆內的金屬氫氧化物結垢生成，安全、穩定地運行。膜堆基本工作單元包括依次排列的淡化室、濃縮室和保護室，若干個基本工作單元重複排列構成膜堆。在濃縮室中填充陰樹脂過量的混床樹脂，保護室中則分層填充樹脂，濃縮水與淡化水、保護水的水流方向相反，且保護水流中不含可導致結垢的金屬陽離子。在這種電去離子膜堆中，可導致結垢的金屬陽離子不能與OH離子在膜堆內部結合。這一電去離子方法與裝置能夠大幅度降低水處理系統的投資和運行成本，可從工業廢水中高效回收有價金屬，在純水製備和重金屬廢水處理中有重要套用價值。
2020年7月14日，《含有保護水流的電去離子方法與裝置》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《含有保護水流的電去離子方法與裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：含有保護水流的電去離子方法與裝置
- 公布號：CN101671070
- 地址：天津市南開區衛津路94號
- 公布日：2010年3月17日
- 發明人：王建友、王玉珍、盧會霞、董恆、王少明
- 申請號：2009100707666
- Int. Cl.：C02F1/469(2006.01)I
- 申請日：2009年10月12日
- 申請人：南開大學
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
電去離子（簡稱EDI），是在電滲析器的離子交換膜之間，主要是淡化室內填充離子交換樹脂、將電滲析與離子交換有機結合起來的一種水處理技術。EDI裝置的核心部分是膜堆，一般由交替排列的陰、陽離子交換膜，以及在膜間填充離子交換樹脂，從而構成交替排列的淡化室和濃縮室組成。EDI運行過程中所具有的淡化室水解離效應，可使水分子解離為H和OH離子，從而對填充的部分樹脂進行就地直接再生，因此可同時實現連續除鹽及樹脂的連續再生，徹底免除了使用化學酸鹼頻繁再生離子交換樹脂。EDI一般與反滲透（簡稱RO）等膜分離過程聯用構成集成膜過程，將RO置於EDI的上游，預先除去有機物雜質和約98％的無機離子，EDI則作為下游的深度除鹽手段而獲得高電阻率純水。因其高效、節能、環境友好等顯著優點，近年來已在超純水製備領域獲得了廣泛套用。
然而，2009年前的EDI技術對進水條件要求極為苛刻，其中核心的問題在於，當進水硬度偏高時，膜堆內部極易生成金屬氫氧化物結垢沉澱，從而導致難以逆轉的破壞性影響。這種結垢一般是由於進水中Ca、Mg硬度離子與淡化室中水解離反應產物之一的OH離子結合所致。為防止結垢生成，EDI要求進水硬度不能超過1毫克·L，很多商品EDI甚至要求進水硬度不能超過0.5毫克·L。如此嚴格的進水條件對EDI上游的RO工藝同樣提出了嚴格要求，多數情況下都需要採用兩級RO作為EDI的預處理。就同樣的產水量而言，採用兩級RO的水處理系統投資是一級RO的2-3倍，排放的RO濃水量也是一級RO的2倍以上，這使得投資成本和運行成本顯著提高，也在一定程度上限制了EDI水處理技術的更廣泛套用。因此，通過開發新的EDI技術，放寬其對進水條件的限制，使得更多的情況下僅使用一級RO作為預處理即可滿足要求，其意義十分重大。
2009年前的EDI技術，其結垢防治主要採用兩種辦法，一是向EDI的進水中投加阻垢劑，另一則是調整水流的pH值，即採用加酸的辦法來防止結垢，或在結垢形成後再對EDI的隔室用酸進行化學清洗。這兩種辦法額外增加了EDI的除鹽負擔，不利於獲得高品質的純水；額外的化學藥劑進入膜堆，也會降低EDI的電流效率和運行效率，增加過程能耗，且易形成二次污染。
除純水製備以外，EDI以及一些改進的EDI技術也開始被嘗試用於含重金屬離子的廢水處理。與純水製備相比，所處理的原水不僅進水濃度大幅增加，而且類似於Cu、Ni2、Pb2等的重金屬離子更容易與OH離子生成結垢沉澱。因此，重金屬氫氧化物結垢防治問題成為這一研究套用方向需解決的核心問題。
發明內容
專利目的
《含有保護水流的電去離子方法與裝置》的目的在於針對上述問題和2009年EDI水處理技術的不足，提供一種能有效解決EDI膜堆中金屬氫氧化物結垢沉澱的新型EDI水處理方法與裝置。《含有保護水流的電去離子方法與裝置》通過在常規的EDI膜堆中設定保護室，在其中引入保護水流，並採取特殊填充策略和水流運行工藝，使得可能導致結垢的Ga、Mg2硬度離子和重金屬離子無法與OH離子在膜堆內部結合，從而避免結垢形成。這種新的EDI水處理工藝不僅可以使得在進水硬度達到10毫克·L時仍可穩定製取電阻率17兆歐·厘米的超純水，也可針對含Ni、Cu等重金屬離子達上百毫克·L的工業廢水進行高效分離處理，過程運行更為穩定，EDI膜堆壽命顯著延長。
技術方案
《含有保護水流的電去離子方法與裝置》是通過如下的技術方案實現的：
在EDI膜堆的兩側分別設定正、負電極室及相應的極水保護室，電極室與極水保護室之間用陽離子交換膜隔開。在極水保護室之間為按一定數目重複排列的膜堆基本工作單元。與傳統的電滲析（ED）和EDI技術中，每個基本工作單元均包括一個淡化室和一個濃縮室所不同的是，《含有保護水流的電去離子方法與裝置》中EDI膜堆的每個基本工作單元由正極方向到負極方向共包括三個隔室，即“淡化室-濃縮室-保護室”，依次排列。若干個這種三隔室基本工作單元重複排列，即構成膜堆。三隔室基本工作單元中，濃縮室與保護室之間用陰離子交換膜隔開，淡化室和濃縮室中均均勻填充混床樹脂，保護室中則分層填充樹脂。沿保護室的入水口到出水口的大部分樹脂床層中，填充的為陰離子交換樹脂；而在保護室中靠近出水口的少量樹脂床層中，填充的則是混床離子交換樹脂。在直流電場的驅動下，淡化室水流中的陽離子透過陽離子交換膜，遷移進入相鄰的濃縮室；陰離子則透過陰離子交換膜遷移進入相鄰的保護室。在每一個基本工作單元中，淡化水和保護水的水流方向相同，處於這兩股水流之間的濃縮水流的流動方向則與之相反，保護水流中不含有任何可與OH離子結合，生成金屬氫氧化物結垢的陽離子。更進一步地，保護水與濃縮水均採取部分循環工藝運行。保護水的出水有少量分流進入濃縮水循環系統，而淡化產水則有與之相等的水流分流進入保護水循環系統進行補充；對於濃縮水循環系統，則有同等的水流量分流出，作為濃縮產品水。
根據上述水流運行工藝，在運行過程中並不需要額外的第三方水流作為保護水。保護水流是由極少量淡化出水分流而得，並在整個系統中循環運行。除極水系統外，整個EDI運行系統僅有一股進水水流和兩股產水水流，即淡化原水、淡化產品水和濃縮產品水，後兩者的流量之和即等於淡化原水的流量。這三股水流的流量可根據需要任意調節，因此操作彈性大，機動性強。
上述含有保護水流的電去離子方法與裝置，具有以下特徵：
1、膜堆的每個基本工作單元中，從正極側到負極側，依次有淡化室、濃縮室和保護室三個隔室，淡化室與濃縮室之間用陽離子交換膜分隔，濃縮室與保護室之間用陰離子交換膜分隔；
2、在淡化室、濃縮室及保護室中按照不同的填充策略均填充有離子交換樹脂，其中淡化室和濃縮室中均填充均勻混床樹脂，濃縮室所填充樹脂中，陰離子交換樹脂所占體積比為55-95％；保護室中樹脂床層分為上下兩部分，其中靠近進水口的樹脂床層占到總樹脂床層體積的50-85％，且所填充樹脂均為陰離子交換樹脂，而靠近出水口的樹脂床層占到總樹脂床層體積的15-50％，且所填充樹脂為陰陽混床樹脂；
3、在每一個三隔室基本工作單元中，淡化水與保護水的水流方向相同，並與濃縮水的水流方向相反；
4、濃縮水和保護水採取部分循環工藝運行。由淡化產品水分出少量水流作為保護水補充水，保護水出水分出少量水流作為濃縮水補充水，濃縮水循環罐再分出少量水流則為濃縮產品水，且三股水流分流的流量相等，從而濃縮水循環罐、保護水循環罐中的水量在運行過程中維持恆定。
《含有保護水流的電去離子方法與裝置》中，濃縮室中填充陰樹脂體積比55-95％的混床樹脂。一方面，與不填充樹脂的薄型隔室相比，在濃縮室中填充樹脂需要使用厚度增加的隔室。這使得金屬陽離子在平行於電場方向上的遷移路徑顯著增長；另一方面，濃縮室中過量的陰離子交換樹脂可在一定程度上阻止金屬陽離子朝向負極方向的遷移，可使之更快地隨濃水流排出膜堆。此兩方面因素均顯著降低了金屬陽離子與陰離子，包括OH離子結合的幾率，有利於阻止濃縮室中形成結垢。此外，雖然濃縮室厚度較薄型隔室有所增大，但所填充的樹脂導電性能遠遠高於濃水流的導電性能，這使得在一定條件下，填充樹脂的濃縮室的電阻並不會高於未填充樹脂的薄型濃縮室的電阻，甚至會有所降低，從而不會導致過程電能消耗的增大。
《含有保護水流的電去離子方法與裝置》中，保護室中樹脂床層分為上下兩部分，其中靠近進水口的樹脂床層占到總樹脂床層體積的50-85％，且所填充樹脂均為陰離子交換樹脂。這可以促進與保護室相鄰的下一個基本工作單元中的淡化室內的鹽陰離子，在進入保護室後進一步遷移進入濃縮室，從而實現陽、陰離子的完整濃縮；而靠近出水口的樹脂床層占到總樹脂床層體積的15-50％，且所填充樹脂為陰、陽混床樹脂。這部分樹脂床層中的陽樹脂可針對性地抑制與該保護室相鄰的下一個基本工作單元中的淡化室內，靠近出水口的陰離子交換膜表面發生劇烈水解離反應的產物OH離子，在進入保護室後，繼續朝向正極方向遷移而進入濃縮室。這是因為，對於EDI過程而言，水解離總是在靠近淡化室出水口的離子交換膜和樹脂顆粒表面才劇烈發生；而在靠近淡化室的進水口處，由於水流中陰陽離子含量尚不是很低，水解離程度就相對較弱。
進一步地，根據《含有保護水流的電去離子方法與裝置》，EDI膜堆中濃水流方向與保護水和淡水流的方向相反。這使得在每一個濃縮室中，由淡化室遷移進入的金屬陽離子將以最快速度被濃水流帶出膜堆，濃縮室中不會產生金屬陽離子的累積現象；另外，淡化室中靠近出水口部位陰離子交換膜表面水解離產物之一，OH離子，將朝向正極方向遷移。在該方向上，淡化室與濃縮室之間有保護室將其分隔開。進入保護室的OH離子又將被同向水流的保護水流迅速帶出膜堆而不難以進入前方的濃縮室。因此，在每個基本工作單元中，金屬陽離子的最高濃度和OH離子的最高濃度不僅分別處於不同的隔室中（濃縮室和保護室），而且其水流方向相反。此外，淡化室中陽離子交換膜表面發生水解離時，其產物之一，H離子，將直接進入與之相鄰的濃縮室，並隨著濃縮水流在濃縮室中逐漸累積，與金屬陽離子一起被帶出膜堆。這使得金屬陽離子濃度最高的部位，同樣也是H離子濃度最高的部位。由於穩態下，EDI淡化室中陰、陽離子交換膜表面的水解離程度或者相當，或者陰膜表面的水解離程度稍弱，因此即使有少量OH離子在進入保護室後，繼續向前遷移進入濃縮室，其數量也遠不足以中和濃縮室中不斷累積的H+離子。這就保證了濃水流pH將穩定地維持為弱酸性，從而杜絕了結垢形成。對於保護室而言，由於進入保護室的水流不含任何可能結垢的金屬離子，因此同樣不會產生結垢。
顯然，根據上述運行工藝，隨著EDI系統的運行，保護水循環罐中的pH值將逐漸升高，而濃縮水循環罐中的pH將持續降低。由於整個系統運行並未加入任何其他化學品，因此在運行一定時間後可將兩個循環水罐中的溶液適當中和，混入淡水原水中。此後再注入新鮮保護水，則可恢復系統運行而不影響濃縮水的回收利用。由於保護水和濃縮水的循環液量可人為機動控制，水量可大可小，因此其對淡水原水水質波動的影響也可控制在預定範圍內。
根據上述含有保護水流的電去離子方法，實現該方法的電去離子裝置是通過以下技術方案實現的。電去離子裝置包括膜堆、電極裝置、夾緊支撐裝置和夾緊裝置四部分。夾緊裝置由兩塊夾緊板、拉緊螺栓與螺母組成；在兩張夾緊板的內側分別是正、負電極室與電極板組成的正負電極裝置；根據處理原水的具體水質，還可在正、負電極室的內側再分別設定極室保護室；在正、負極室之間是由一定數目的矩形中空支撐框線板構成的夾緊支撐裝置；在中空支撐框線板的中空腔體內是膜堆。膜堆的基本單元依次由陰離子交換膜、淡化室隔板、陽離子交換膜、濃縮室隔板、陰離子交換膜、保護室隔板各一張組成。並在淡化室中填充混床樹脂，濃縮室中填充陰樹脂體積比55-95％的混床樹脂，保護室中分層填充樹脂。膜堆可按需要組裝成一級一段或一級多段的構型。
改善效果
《含有保護水流的電去離子方法與裝置》所述含有保護水流的電去離子方法與裝置，其優點在於：
（1）基於“淡化室-濃縮室-保護室”三隔室基本工作單元的的EDI膜堆構造，以及各隔室中不同的樹脂填充策略、濃縮水與淡化水、保護水之間為逆流的水流運行方式，杜絕了膜堆中可能的金屬氫氧化物結垢沉澱，從而顯著放寬了EDI的進水條件，拓寬了這一水處理技術的套用範圍；
（2）對於淡化水、濃縮水和保護水三股水流而言，整個EDI系統只需要淡水原水一股進水，同時只有淡化產品水和濃縮產品水兩股出水，系統運行更簡便；
（3）EDI膜堆運行過程中不需要使用阻垢劑，亦不需要進行化學清洗，運行費用節省，無二次污染產生；
（4）將《含有保護水流的電去離子方法與裝置》提供的EDI方法與裝置用於純水製備，可以將上游的兩級RO系統減少為一級RO系統，從而使整個水處理系統投資和RO濃水排放量均減少40％以上；
（5）將《含有保護水流的電去離子方法與裝置》提供的EDI方法與裝置用於重金屬廢水處理，可以在高效、穩定、清潔的條件下實現廢水的同步純化與濃縮，利於同時回收純水資源和有價金屬。
附圖說明
圖1為《含有保護水流的電去離子方法與裝置》所提供的含有保護水流的電去離子方法內部構造示意圖，圖中所示膜堆基本工作單元的數目為2；
圖2為圖1所述電去離子內部構造中，基本工作單元的離子遷移原理示意圖（以NiSO4溶液為例）；
圖3為《含有保護水流的電去離子方法與裝置》所提供的含有保護水流的電去離子裝置剖面示意圖，
圖4為圖3所述含有保護水流的電去離子裝置的剖面分解示意圖，其中中空支撐框線板只示出1張；
圖5為《含有保護水流的電去離子方法與裝置》所提供的一種實施例裝置的具體流程圖；
以上圖中：
1-陽離子交換膜；2-陰離子交換膜；3-基本工作單元；4-陽離子交換樹脂；5-陰離子交換樹脂；6-正極室；7-負極室；8-正極保護室；9-負極保護室；10-淡化室；11-濃縮室；12-保護室；13-淡水進水；14-濃水進水；15-保護水進水；16-正極進水；17-正極出水；18-負極進水；19-負極出水；20-淡化產水；21-淡化產水分流；22-濃水循環水；23-濃縮產品水；24-保護水循環水；25-保護水分流；26-正極側夾緊板；27-負極側夾緊板；28-正電極板；29-負電極板；30-中空支撐框線板；31-拉緊螺栓；32-螺母；33-淡水原水箱；34-截止閥；35-淡水泵；36-濃水循環泵；37-極水泵；38-保護水泵；39-壓力表；40-轉子流量計；41-濃縮水循環罐；42-保護水循環罐；43-極水循環罐；44-濃縮產品水罐；45-淡水產水收集罐；46-電去離子裝置
技術領域
《含有保護水流的電去離子方法與裝置》涉及一種脫鹽和廢水處理的方法與裝置，尤其是一種含有保護水流的電去離子方法與裝置。
權利要求
1.一種含有保護水流的電去離子方法，通過在電去離子膜堆中設定保護室並在其中引入保護水流避免在膜堆中形成金屬氫氧化物結垢，其膜堆由若干個基本工作單元組成，其特徵在於每個基本工作單元中，從正極側到負極側依次有淡化室、濃縮室和保護室三個隔室，淡化室與濃縮室之間用陽離子交換膜分隔，濃縮室與保護室之間用陰離子交換膜分隔；在膜堆的淡化室、濃縮室和保護室中按以下策略進行樹脂填充，即在淡化室和濃縮室中填充均勻混床樹脂，其中濃縮室中陰離子交換樹脂所占體積比為55-95％；保護室中樹脂床層分為上下兩部分，其中靠近進水口的樹脂床層占到總樹脂床層體積的50-85％，且所填充樹脂均為陰離子交換樹脂，而靠近出水口的樹脂床層占到總樹脂床層體積的15-50％，且所填充樹脂為陰陽混床樹脂。
2.根據權利要求1所述的含有保護水流的電去離子方法，其特徵還在於濃縮水和保護水流的運行工藝為部分循環，且保護水補充水由淡化產品水分流提供，濃縮水補充水由保護水出水分流提供，濃縮產品水由濃縮水循環系統分流而得，且這三股分流的水流量均相等。
3.根據權利要求1所述的含有保護水流的電去離子方法，其特徵還在於每個膜堆基本工作單元中，淡化水與保護水的水流方向相同，並與濃縮水的水流方向相反。
4.一種含有保護水流的電去離子裝置，包括膜堆、電極裝置、夾緊支撐裝置和夾緊裝置四部分，其中膜堆由若干個重複排列的基本工作單元構成，其特徵在於每個基本工作單元從正極側到負極側依次有淡化室隔板、濃縮室隔板和保護室隔板共三個隔板，淡化室隔板與濃縮室隔板之間用陽離子交換膜分隔，濃縮室隔板與保護室隔板之間用陰離子交換膜分隔；在膜堆的淡化室、濃縮室和保護室中按以下策略進行樹脂填充，即在淡化室和濃縮室中填充均勻混床樹脂，其中濃縮室中陰離子交換樹脂所占體積比為55-95％；保護室中樹脂床層分為上下兩部分，其中靠近進水口的樹脂床層占到總樹脂床層體積的50-85％，且所填充樹脂均為陰離子交換樹脂，而靠近出水口的樹脂床層占到總樹脂床層體積的15-50％，且所填充樹脂為陰陽混床樹脂。
實施方式
下面結合附圖及實施例對《含有保護水流的電去離子方法與裝置》作進一步描述。
根據圖1所示，在膜堆兩側正負電極室後分別設定一張陽離子交換膜及相應水流隔板，構成膜堆的極水保護室。正極保護室8的設定可以較好地防止正極反應的有害氣體第一張陰離子交換膜的氧化破壞作用；負極保護室9的設定能夠避免陽離子在陰極上的還原，並阻止負極反應產生的OH向保護室遷移。
正極進水16經正極側下部進入正極室6及正極保護室8，正極出水17在上部導出後經膜堆外管路作為負極進水18進入負極室7及負極保護室9，負極出水19由負極上部導出進入極水循環罐，在排除電極反應產生的氣體後循環使用。電極水在電極室及極水保護室中的流向均為由下而上，這有利於電極反應產生的氣體及時排出EDI膜堆。此外，水流由正極流向負極，可使呈酸性的正極出水進入負極室後中和負極反應產生的OH離子，以消除負極室的結垢。
根據圖1及圖2，每個膜堆基本工作單元3包括有淡化室10、濃縮室11和保護室12。淡水室10中的陰離子，如
SO4，在電場的驅動下，透過陰離子交換膜2向其左側相鄰的保護室12中遷移。淡化水流與保護水流為同向，在保護室的下部所填充樹脂均為陰離子交換樹脂，這可以增強陰離子的傳遞，使其繼續進入濃縮室11中得到濃縮。在淡水出水口處，陰離子交換膜水解離的產物OH離子直接進入保護室，即被保護水流迅速帶出EDI膜堆；又由於保護室上部填充樹脂為混床樹脂，這使得OH離子不能繼續進入濃縮室10。對於淡化室10，其靠近出水口處陽離子交換膜水解離的產物H+離子則直接進入濃縮室10，並隨濃縮水流在濃縮室中累積，直至被排出膜堆。這使得整個濃水流從入口到出口均呈酸性，且酸性逐漸加強，避免了濃水室中結垢形成。進入淡水室的重金屬離子，如Ni離子，在直流電場作用下，遷移進入其右側的濃縮室，立即被水流方向相反的濃水流帶出膜堆。因此，濃縮室中不會形成重金屬陽離子的累積。在濃縮水循環運行的工藝條件下，整個濃縮室中的重金屬陽離子濃度也較為均衡。
濃縮室11中填充的混床樹脂中，陰樹脂所占體積比大於50％。這使得從左側淡化室10遷移進入的重金屬Ni離子，進一步受到較多陰樹脂的阻礙，不能進入保護室12。加之保護水流中不含任何可形成結垢的金屬陽離子，因此保護室中也不會發生結垢。
根據圖5所提供的流程，淡水原水由淡水箱33經淡水泵35進入EDI裝置46，出水大部分收集至淡水產水罐45，極少量部分分流至保護水循環罐42。濃水進水由濃水循環罐41經濃水循環泵36進入EDI裝置46，出水大部分返回至濃水循環罐42，極少部分作為產水收集至濃縮產品水罐44。保護水流經保護水循環罐42經保護水泵38進入EDI裝置46，出水大部分返回至保護水循環罐42，極少量分流進入濃水循環罐41。淡化產品水分流量、保護水分流量，濃縮產品水量均相等，其流量由相應的截止閥34及轉子流量計40控制。運行過程中濃縮水循環罐41和保護水循環罐42中的液位維持恆定。
- 實施例1
該實例中，EDI裝置為一級一段結構，含兩個基本工作單元，其剖面如圖3、4所示，用於處理含重金屬Ni離子濃度50毫克·L的NiSO4廢水。濃、淡水室和保護室隔板規格均為100*300*4毫米，極水隔板規格為100*300*0.9毫米，有效膜面積為160平方厘米。所用離子交換膜為異相低滲透EDI專用離子交換膜，由浙江千秋環保水處理有限公司生產；離子交換樹脂為D072和D296大孔強酸、強鹼性樹脂。淡化室中陰、陽樹脂的體積比為1∶1；濃縮室中陰、陽體積比為2∶1；保護室下部75％樹脂床層填充的為陰樹脂，剩餘上部25％樹脂床層填充混床樹脂，陰、陽樹脂體積比為1∶2。
淡水原水箱33和濃縮水循環罐41中預先配置50毫克·L的NiSO4溶液，pH為4.25。電極水為質量濃度0.3％的Na2SO4溶液。淡化水、濃縮水、電極水的流量分別為25L·h、15L·h和15L·h，濃縮水產水、保護水分流及淡水分流流量均為0.36L·h，膜堆工作電壓為15伏。淡化水及濃縮水中Ni濃度用火焰原子吸收分光光度法檢測。裝置穩定運行24小時，淡化產水水質中Ni2+濃度均低於0.51毫克·L，截留率為99％，而濃縮產品水的Ni2+離子的含量最終達到90001毫克·L，濃縮倍數達到180。
- 實施例2
該實施例中，EDI裝置採用一級兩段構造，每段含兩個基本工作單元，用於製備高純水。所用樹脂為凝膠型001×7陽樹脂和201×7陰樹脂。隔板規格、離子交換膜等均與實施例1相同，
淡水原水箱33、濃縮水循環罐41、極水罐43中預先用去離子水添加CaCl2和MgCl2的鹽溶液配置原液，其中Ca離子濃度為3毫克.L、Mg離子濃度為1毫克.L，總硬度為11.7毫克.L。淡化水流量為40L.h，進入EDI膜堆的濃縮水、保護水、電極水的流量均為6L.h-1，三股分流的水流量均為1L·h。膜堆在40伏的電壓下恆壓運行。經320小時運行，淡化產品水電阻率在開機後15小時內逐漸升高到15兆歐.厘米，此後大部分時間內均維持在16.5-17.0兆歐.厘米之間。
實施例表明，利用《含有保護水流的電去離子方法與裝置》所提供的含有保護水流的EDI方法與裝置，能夠在易形成金屬氫氧化物結垢的陽離子濃度遠高於2009年前EDI進水指標的條件下，EDI過程仍能高效、穩定、安全地運行。該新型EDI水處理技術在水的除鹽純化和工業廢水處理等領域都具有重要套用價值，可以大幅度降低水處理系統的投資和運行成本，並有效地回收廢水中的有價金屬。
榮譽表彰
2020年7月14日，《含有保護水流的電去離子方法與裝置》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
