一種採用二級EDI膜堆的小流量型超純水一體機的製作方法

2023-06-05 14:44:01

本實用新型涉及水處理及純水製備技術領域，尤其涉及一種採用二級EDI膜堆的小流量型超純水一體機。

背景技術：

超純水是指將水中的導電介質幾乎完全去除，並將水中不離解的膠體物質、氣體及有機物均去除至很低程度的水，超純水的電阻率通常大於18MΩ.cm，18.3MΩ.cm為極限值。超純水廣泛應用於實驗室分析化學試驗、基因組學、蛋白質組學及細胞培養等生命科學研究中；在集成電路工業中，用於半導體原材料和所用器皿清洗、光刻掩模板的製備和矽片氧化用的水汽源等。此外，其他固態電子器件、厚膜和薄膜電路、印刷電路、真空管等製作也都要使用超純水。由於對超純水的需求量較大而且使用地點分散，特別需要一種能夠利用自來水或相近水源作為原水，方便製備超純水的一體化設備。

超純水機是一種用於將自來水等原水加工成超純水的水處理設備；現有的超純水機在製備超純水的過程中，主要應用的工藝包括；蒸餾工藝、全離子交換工藝、電滲析+離子交換工藝、反滲透+一級EDI(電去離子)+拋光樹脂工藝；具體如下：

蒸餾工藝超純水機：採用蒸餾方法製備純水，可分一次和多次蒸餾。其缺點在於制水速度慢，水質純度有限，取用不方便，且運行成本高，需專人看管。

全離子交換工藝超純水機：利用離子交換柱的陰陽樹脂交換水中的離子完成對水進行除鹽。其缺點在於設備初期投入低，但後期維護成本和制水成本高；操作過程複雜煩瑣、再生頻率高，危險係數大；自動化操作難度大；系統需要酸鹼再生，產生大量廢水、廢氣，對環境造成較大汙染。

電滲析+離子交換工藝超純水機：利用膜法和離子交換工藝結合，操作簡便；設備一次性投資大，能耗高，離子交換柱需要定期清理，或者更換樹脂，更換頻次高，且樹脂再生需要消耗大量酸鹼溶液，產生大量汙水。

反滲透+一級EDI+拋光樹脂超純水機：採用膜法、電去離子技術和離子交換技術，設備能生產超純水而無需化學劑再生，出水水質穩定。缺點在於產水量有局限性，且拋光樹脂為巨額耗材，制水成本高且不能再生，當水質低於產水要求時，未完全失效的拋光樹脂將一併更換，造成極大浪費。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種採用二級EDI膜堆的小流量型超純水一體機，具有結構簡單、使用方便、佔地面積小、自動化程度高及運行成本低的優點，其產水量在30L/H～100L/H，出水質量達到或接近18.2MΩ.cm，適用於用水量較小且水質要求高的行業領域。

為了達到上述目的，本實用新型採用以下技術方案實現：

一種採用二級EDI膜堆的小流量型超純水一體機，包括箱體及集成在箱體內的預處理單元、反滲透單元、壓力儲罐及二級EDI膜堆；所述預處理單元內部設有多級過濾器，其進水端與原水進水口相連，出水端連接反滲透單元的進水端；反滲透單元的出水端分別連接壓力儲罐及二級EDI膜堆的進水端，二級EDI膜堆的超純水出水端連接超純水出口，濃水出水端連接二級EDI濃水出口。

所述預處理單元由依次連接的活性炭過濾器、軟化水過濾器和保安過濾器組成。

所述反滲透單元由依次連接的一級高壓泵、一級RO裝置、二級高壓泵和二級RO裝置組成，二級RO裝置的出水端通過三通分別連接壓力儲罐和二級EDI膜堆的進水端；一級RO裝置和二級RO裝置的濃水排出端分別連接箱體上的一級RO濃水出口和二級RO濃水出口；二級RO裝置的濃水排出端另外通過濃水回流管與一級高壓泵的進水口連接。

所述箱體為封閉式箱體，箱體正面的上部設控制面板，控制面板上設有的監測儀表的顯示盤，控制面板上還設有電源開關按鈕及運行啟動按鈕；箱體背面底部設有電源接口、原水進水口、一級RO濃水出口、二級RO濃水出口、二級EDI濃水出口及超純水出口。

所述監測儀表包括壓力表、流量計、電壓表、電流表、一級RO出水電導率表、二級RO出水電導率表及超純水電阻率表；其中壓力表、流量計的測量端安裝在預處理單元的進水端；電壓表和電流表的測量端設在電源線上；一級RO出水電導率表、二級RO出水電導率表的探頭分別設於一級RO裝置、二級RO裝置的出水端；超純水電阻率表的探頭設置在二級EDI膜堆的出水端。

所述箱體底部四角分別設萬向滑輪。

所述箱體內還設有電控箱及PLC控制系統；預處理單元、反滲透單元、壓力儲罐及二級EDI膜堆之間的連接管路，濃水回流管以及反滲透單元、二級EDI膜堆與對應濃水出口之間的連接管路上分別設電動閥門；預處理單元、反滲透單元、二級EDI膜堆的控制端，各電動閥門的控制端及監測儀表的輸出端分別連接PLC控制系統。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

1)採用二級EDI膜堆，可實現將不同水質的自來水轉化為超純水，超純水電阻率最高可達18.2MΩ.cm；

2)與離子交換工藝相比，設備可連續運行，不需要停機再生，設備再生不需要加酸鹼溶液，無汙水產生，且再生操作簡單；

3)產水純度高，水質穩定，與反滲透+一級EDI+拋光樹脂工藝比，無需拋光樹脂巨額耗材，可降低制水能耗及成本；

4)二級RO裝置的出水通過二級EDI膜堆的流程及時間增加，因此離子遷移數量增加，所制純水的純度更高，EDI膜堆的使用壽命長，更換頻次低；

5)適用範圍廣，滿足各行業對超純水的需求；

6)結構設計合理，結構緊湊，體積小，移動方便，智能化程度高，低能耗，制水成本低；

7)通過監測儀表，設備工作狀態能夠實時顯示，具備自動衝洗膜系統的功能，缺水時系統自動保護；出水水質實時在線監測。

附圖說明

圖1是本實用新型所述採用二級EDI膜堆的小流量型超純水一體機的主視圖。

圖2是圖1的後視圖。

圖3是圖1的左視圖。

圖4是圖1的右視圖。

圖5是本實用新型所述採用二級EDI膜堆的小流量型超純水一體機的工藝流程框圖。

圖中：1.電源開關按鈕 2.運行啟動按鈕 3.一級RO電導率表 4.二級RO電導率表5.超純水電阻率表 6.電壓表 7.電流表 8.壓力表 9.流量計 10.活性炭過濾器 11.軟化水濾器 12.保安過濾器 13.萬向滑輪 14.電源接口 15.原水進水口 16.一級RO濃水出口 17.二級RO濃水出口 18.超純水出口 19.二級EDI濃水出口 20.一級高壓泵 21.一級RO裝置 22.二級高壓泵 23.二級RO裝置 24.壓力儲罐 25.二級EDI膜堆 26.電控箱及PLC控制系統

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步說明：

如圖1-4所示，本實用新型所述一種採用二級EDI膜堆的小流量型超純水一體機，包括箱體1及集成在箱體1內的預處理單元、反滲透單元、壓力儲罐25及二級EDI膜堆26；所述預處理單元內部設有多級過濾器，其進水端與原水進水口16相連，出水端連接反滲透單元的進水端；反滲透單元的出水端分別連接壓力儲罐25及二級EDI膜堆26的進水端，二級EDI膜堆26的超純水出水端連接超純水出口19，濃水出水端連接二級EDI濃水出口20。

所述預處理單元由依次連接的活性炭過濾器11、軟化水過濾器12和保安過濾器13組成。

所述反滲透單元由依次連接的一級高壓泵21、一級RO裝置22、二級高壓泵23和二級RO裝置24組成，二級RO裝置24的出水端通過三通分別連接壓力儲罐25和二級EDI膜堆26的進水端；一級RO裝置22和二級RO裝置24的濃水排出端分別連接箱體1上的一級RO濃水出口17和二級RO濃水出口18；二級RO裝置24的濃水排出端另外通過濃水回流管與一級高壓泵21的進水口連接。

所述箱體1為封閉式箱體，箱體1正面的上部設控制面板，控制面板上設有的監測儀表的顯示盤，控制面板上還設有電源開關按鈕2及運行啟動按鈕3；箱體1背面底部設有電源接口15、原水進水口16、一級RO濃水出口17、二級RO濃水出口18、二級EDI濃水出口20及超純水出口19。

所述監測儀表包括壓力表9、流量計10、電壓表7、電流表8、一級RO出水電導率表4、二級RO出水電導率表5及超純水電阻率表6；其中壓力表9、流量計10的測量端安裝在預處理單元的進水端；電壓表7和電流表8的測量端設在電源線上；一級RO出水電導率表4、二級RO出水電導率表5的探頭分別設於一級RO裝置22、二級RO裝置24的出水端；超純水電阻率表6的探頭設置在二級EDI膜堆26的出水端。

所述箱體1底部四角分別設萬向滑輪14。

所述箱體1內還設有電控箱及PLC控制系統27；預處理單元、反滲透單元、壓力儲罐25及二級EDI膜堆26之間的連接管路，濃水回流管以及反滲透單元、二級EDI膜堆26與對應濃水出口17、18、20之間的連接管路上分別設電動閥門；預處理單元、反滲透單元、二級EDI膜堆26的控制端，各電動閥門的控制端及監測儀表的輸出端分別連接PLC控制系統。

如圖5所示，採用本實用新型所述一種採用二級EDI膜堆的小流量型超純水一體機製取超純水的過程由PLC控制系統自動控制，首先按下箱體1控制面板上的電源開關按鈕2，裝置給電，然後按動運行啟動按鈕3，裝置開始運行。原水通過原水進口16進入預處理單元，當進水壓力滿足設置壓力時，進水電磁閥開啟，原水依次經過活性炭過濾器11，軟化水濾器12、保安過濾器13處理後，通過一級高壓泵21進入一級RO(反滲透)裝置22，一級RO裝置22產出的純水直接通過管路進入二級高壓泵23，然後進入二級RO裝置24，一級RO裝置22產出的濃水通過一級RO濃水出口17排出；二級EO裝置24的產水大部分直接通過管路進入二級EDI膜堆26，小部分進入壓力儲罐25，二級RO裝置24產出的濃水通過二級RO濃水出口18排出；二級EDI膜堆26出水即為超純水，超純水通過超純水出口19排出，二級EDI膜堆26產出的濃水通過二級EDI濃水出口20排出。並且二級RO系統24設有一條濃水回流管與一級高壓泵21的進水口連通。在超純水製取過程中純水的電導率、超純水的電阻率、原水的壓力及流量等參數在控制面板的監測儀表顯示盤上均可看到，本裝置還設有斷電保護功能，遇到異常情況，能夠自動停機。

本實用新型所述一種採用二級EDI膜堆的小流量型超純水一體機將預處理單元、反滲透單元，二級EDI膜堆26整合在一個封閉的機箱1內，結構緊湊、美觀整潔，能夠防止灰塵進入，設備佔地面積小；控制面板上安裝有多種監測儀表顯示盤，操作方便，全自動控制，實現無人值守操作。

二級RO裝置24設濃水回流管將產出的濃水返回一級高壓泵21，可減少濃水排放量，提高回收率，節省成本。

EDI膜堆是利用模塊兩端電極使水中的帶電離子移動，並配合離子交換樹脂及選擇性樹脂膜，以加速離子移動去除，進而達到水的純化。而離子交換樹脂再生所需的氫根及氫氧跟則來自於高壓電下，由水中的解離所供給，這樣就無需用酸、鹼來進行再生還原。二級EDI膜堆的流程長度是一級EDI膜堆的兩倍，RO出水在二級EDI膜堆中流過的時間長，其中離子被去除的量遠遠高於一級EDI膜堆。因此二級EDI膜堆所制超純水的純度遠遠高於一級EDI膜堆。另外二級EDI膜堆在進水電導率小於20us/cm的條件下仍然可以穩定產出大於15MΩ.cm的超純水，具有極強的抗變能力，產品水的穩定性極高；當採用自來水作為原水時，其含鹽量的波動大，一級RO產水電導率波動也大，這將使一級EDI膜堆產水的電阻率達不到用水要求，甚至造成產水電阻率急劇下降，無法再生恢復。因而本實用新型採用兩級RO裝置+二級EDI膜堆的結構形式，保證二級EDI膜堆26穩定產出所要求的超純水。利用壓力儲罐25來穩定二級EDI膜堆的進水壓力，二級EDI膜堆進水口前無須設增壓泵，解決了供水壓力問題

箱體底部安有萬向滑輪14，便於移動和運輸。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，根據本實用新型的技術方案及其構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。