探讨超纯水EDI膜堆填充材料及其填充方式

　　超纯水EDI膜堆填充材料一般为离子交换树脂，离子交换纤维作为填充材料的研究也有报道，同时，其它类型填充材料的研发也在继续。针对不充材料采取不同的填充方式，这方面的研究也得进展。

　　1、填充材料：

　　在EDI膜堆中，填充材料作为离子传导的载体，离子交换、传导的作用，其性能直接影响EDI过进行。填充材料应具备以下性能：交换容量高;速度快;导电能力强;水流阻力小;强度高;无溶等。

　　填充方式：无论是离子交换树脂、纤维还是其它成型离子材料，都有应用到EDI膜堆的研究报道。但相言，树脂作为填充材料的EDI膜堆，生产工艺成熟，目前商业应用较多，树脂的填充方式也是与应用的重要方向之一。因而，本文以树脂为对离子交换材料的填充方式进行介绍。归结起来，树脂的填充方式主要有混合填充、分层填充和分置式填充。

　　2、混合填充：

　　混合填充是指将阴、阳离子交换树脂按一定比例均匀混合后填充到EDI膜堆淡室中。

　　在混合填充超纯水EDI膜堆中，水的解离主要发生在异性的树脂与异性的树脂与膜接触点周围的水界面层中。由于混合填充方式使得这种接触点均匀遍布整个淡室区间，因而使得水解离发生在整个淡室中，树脂再生迅速。这是因为随淡室隔板厚度的增加，一颗树脂周围存在异性树脂的几率变大，离子“高速公路”式的传导路径更加难以形成，所以导致脱盐率的下降。

　　3、分层填充

　　分层填充，即根据需要，在某一层填充区域中只填充某一类型或型号的树脂。分层填充的优势在于：由于每层只填充同类型树脂，提高了离子传导效率，可较大程度地提高电流密度及电流效率，有效解决了厚隔板所带来的脱盐效率低、电阻大、操作电压高等问题。但同时，为了保证工作性能，分层填充膜堆在运行时，必须使各层不同类型或型号树脂之间相互分离，层与层交界处的树脂不能在水流的冲击下相互混合，因而增加了填充的技术难度。在分层填充膜堆中，水的解离主要发生在3个区域：异性树脂层接触面，阳离子交换树脂层与阴膜接触面，阴离子交换树脂层与阳膜接触面。该文认为，这是由于在电场的作用下，离子发生定向迁移，上述3个区域首先发生水的解离。水解离产生的H⁺和OH^-将起到再生树脂、辅助传递电流的作用，与混合填充相比，H⁺和OH^-在传递过程中结合的机率大大降低，提高了电流效率。由于理论上分层填充膜堆发生水解离点分布比较集中，所以离子交换树脂层厚度与淡室隔板厚度之间应该存在一个合理比值。如果离子交换树脂层厚度值太大，可能会给树脂的再生带来一定的困难。