1. Pengertian EDI dan CEDI
EDI: nama lengkap Electrodeionization, terjemahan bahasa Inggris dari electrodeionization, juga dikenal sebagai teknologi elektro-deionisasi berkelanjutan.
Pada dasarnya, teknologi ini memadukan teknologi elektrodialisis dan teknologi pertukaran ion. Melalui penyerapan selektif kation dan anion oleh membran kation dan anion serta pertukaran ion dalam air oleh resin penukar ion, migrasi ion terarah dalam air tercapai di bawah aksi medan listrik, sehingga tercapai pemurnian dan desalinasi air yang mendalam, dan terus-menerus meregenerasi resin yang dimuat melalui ion hidrogen dan ion hidroksida yang dihasilkan oleh elektrolisis air.
CEDI: nama lengkap Continuous Electrodeionization, terjemahan bahasa Inggris dari teknologi elektro-deionisasi berkelanjutan.
Prinsip dasarnya mirip dengan EDI, tetapi tidak seperti EDI umum, CEDI juga mengisi resin penukar ion di ruang air terkonsentrasi (bahkan ruang air ekstrem).
Berdasarkan perbedaan di atas, CEDI tidak memerlukan sirkulasi air terkonsentrasi (bukan proses penggunaan ulang dari proses refluks front-end), dan merupakan versi EDI yang ditingkatkan.
2. Perbedaan antara sistem EDI dan CEDI
Dari definisi dasar di atas, kita dapat menemukan bahwa struktur EDI dan CEDI pada dasarnya sama, kecuali untuk pengisian ruang air terkonsentrasi dan ruang air ekstrem (tidak semua CEDI). Teknologi ini pada dasarnya didasarkan pada teknologi elektrodialisis dan pertukaran ion.
Struktur dasar EDI dan CEDI sebenarnya sama dengan elektrodialisis (ED), dengan kelompok ruang air tawar dan ruang air terkonsentrasi yang tersusun di tengah, dan ruang air ekstrem di setiap sisi.
Di antara semuanya, sistem EDI terutama mengisi resin penukar ion di ruang air tawar untuk menyelesaikan desalinasi dan regenerasi. Strukturnya adalah sebagai berikut:
CEDI tidak hanya mengisi resin penukar ion di ruang air tawar, tetapi juga di ruang air pekat dan bahkan ruang air kutub (umumnya dikenal sebagai teknologi pengisian penuh resin).
Berdasarkan perbedaan struktur EDI dan CEDI di atas, perbedaan antara keduanya secara singkat dirangkum sebagai berikut:
| sistem EDI | Sistem CEDI | Sistem CEDI | |
| Seri khas | Seri E-CELL-MK (Suez/Veolia) | Seri E-CELL-3X (Suez/Veolia) | seri ionpure-LXM (Yihua, sebelumnya Siemens) |
| Kamar air terkonsentrasi | Diisi dengan garam halus (NaCl dengan kemurnian tinggi), resistansi kelompok membran dikurangi dengan sirkulasi air garam; konduktivitas air pekat berada di antara 200-400μs/cm | Diisi dengan resin pertukaran ion, resistansi kelompok membran dikurangi dengan pertukaran ion, dan sirkulasi air pekat tidak diperlukan; konduktivitas air pekat berada di antara 20-100μs/cm | Diisi dengan resin pertukaran ion, nilai resistansi kelompok membran dikurangi dengan pertukaran ion, dan sirkulasi air terkonsentrasi tidak diperlukan; konduktivitas air terkonsentrasi antara 20-100μs/cm |
| Ruang air tiang | 1-2% air kutub dibuang; air kutub anoda menghasilkan klorin, dan air kutub katoda menghasilkan hidrogen dan oksigen. | Terdapat pelepasan air kutub; air kutub anoda menghasilkan klorin, dan air kutub katoda menghasilkan hidrogen dan oksigen. | Tidak ada pembuangan air tiang |
| Saluran pipa | 6 saluran masuk dan keluar (ruang air murni, ruang air terkonsentrasi, ruang air tiang); ruang air terkonsentrasi membutuhkan pompa sirkulasi untuk kembali | 5 saluran masuk dan keluar (ruang air tawar dan ruang air tiang berbagi saluran masuk); ruang air terkonsentrasi tidak memerlukan pompa sirkulasi untuk kembali | 4 saluran masuk dan keluar; ruang air terkonsentrasi tidak memerlukan pompa sirkulasi untuk kembali |
| Daur Ulang | Air yang terkonsentrasi dikembalikan ke tangki air pra-pengolahan; air tiang perlu dikumpulkan dan diproses atau dibuang melalui pipa terbuka | Air terkonsentrasi kembali ke tangki air pra-pengolahan atau tangki air perantara; air tiang perlu dikumpulkan dan diproses atau dibuang melalui pipa terbuka | Konsentrat kembali ke tangki pra-perawatan atau tangki perantara (sistem RO dua tahap, pengembalian ke tangki RO tahap pertama juga dimungkinkan) |
| Yang lain | Modul daya bersama, kegagalan modul tunggal mudah menyebabkan sistem mati, diperlukan kontrol program PLC. | Modul daya independen, kegagalan modul nitrogen tidak memengaruhi pengoperasian modul lainnya, kontrol program sederhana. | Modul daya independen, kegagalan modul nitrogen tidak memengaruhi pengoperasian modul lainnya, kontrol program sederhana. |
Padahal, dari nama lengkapnya dalam bahasa Inggris, terlihat bahwa batasan pemisahan antara EDI dan CEDI sebenarnya sangat kabur.
Konsep CEDI sendiri memiliki arti penting secara komersial (ionpure merupakan pencetus penerapan teknologi EDI pada tahun 1987, tetapi kemudian pangsa pasarnya jauh lebih kecil dibandingkan seri E-cell Suez).
Teknologi seri LXM tentu lebih unggul daripada seri MK (sirkulasi konsentrat), tetapi harganya juga relatif tinggi. Untuk mencerminkan kesenjangan teknis yang sesuai, nama CEDI muncul, dan Continuous ditambahkan sebelum Electrodeionization untuk mencerminkan peran yang lebih mudah dan berkelanjutan.
Namun, efek publisitasnya jelas tidak sebaik yang diharapkan Siemens (perusahaan induk ionpure). Semua orang sudah terbiasa dengannya, jadi hanya sedikit orang yang membedakan perbedaan antara keduanya. Kecuali untuk pemasangan yang sedikit merepotkan, hampir tidak ada perbedaan dalam kualitas air, dan kinerja biaya pesaing lebih tinggi.
Seiring berjalannya waktu, nama CEDI bahkan telah diasimilasi. Hanya ada proses EDI di dunia, dan hanya sedikit orang yang akan menekankan perbedaan antara CEDI dan teknologi EDI. Tidak seorang pun mengatakan bahwa proses EDI dalam teknologi pengolahan air jelas bukan teknologi CEDI, dan hanya sedikit orang yang akan secara terpisah menunjukkan bahwa itu adalah teknologi CEDI.
Kemudian, E-CELL meluncurkan modul EDI seri -3X generasi ketiga, yang juga mengisi ruang air pekat dengan resin, tetapi tidak mengisi ruang air polar dengan resin. Orang-orang tidak menekankan bahwa itu adalah teknologi CEDI, tetapi hanya mengatakan bahwa itu terutama digunakan untuk desalinasi berkelanjutan industri.
Saat ini, hati saya sedang kacau. Secara tegas, seri -3X tidak diragukan lagi merupakan penyempurnaan dari seri MK, tetapi jika didasarkan pada definisi CEDI yang dipromosikan oleh ionpure, jelas masih ada perbedaan.
3. Faktor-faktor yang mempengaruhi dan langkah-langkah pengendalian EDI/CEDI
1. Pengaruh konduktivitas air masuk
Pada arus operasi yang sama, seiring meningkatnya konduktivitas air baku, laju pembuangan elektrolit lemah EDI menurun, dan konduktivitas air limbah juga meningkat.
Jika konduktivitas air baku rendah, maka kandungan ion juga rendah, dan rendahnya konsentrasi ion membuat gradien gaya gerak listrik yang terbentuk pada permukaan resin dan membran dalam ruang air tawar juga besar, sehingga mengakibatkan meningkatnya derajat disosiasi air, meningkatnya arus pembatas, serta banyaknya H+ dan OH-, sehingga efek regenerasi resin penukar anion dan kation yang terisi dalam ruang air tawar menjadi baik.
Oleh karena itu, perlu dilakukan pengendalian konduktivitas air masuk sehingga konduktivitas air masuk EDI kurang dari 40us/cm, yang dapat menjamin konduktivitas air buangan yang memenuhi syarat dan pembuangan elektrolit lemah.
2. Pengaruh tegangan dan arus kerja
Dengan meningkatnya arus kerja, kualitas air yang dihasilkan pun terus membaik.
Namun, jika arus meningkat setelah mencapai titik tertinggi, karena jumlah ion H+ dan OH- yang berlebihan yang dihasilkan oleh ionisasi air, selain digunakan untuk regenerasi resin, sejumlah besar ion surplus bertindak sebagai ion pembawa untuk konduksi. Pada saat yang sama, karena akumulasi dan penyumbatan sejumlah besar ion pembawa selama pergerakan, bahkan terjadi difusi terbalik, yang mengakibatkan penurunan kualitas air yang dihasilkan.
Oleh karena itu, perlu memilih tegangan dan arus kerja yang tepat.
3. Pengaruh kekeruhan dan indeks pencemaran (SDI)
Saluran produksi air dari komponen EDI diisi dengan resin penukar ion. Kekeruhan dan indeks polusi yang berlebihan akan menyumbat saluran, menyebabkan perbedaan tekanan sistem meningkat dan produksi air menurun.
Oleh karena itu, diperlukan pengolahan awal yang tepat, dan limbah RO umumnya memenuhi persyaratan saluran masuk EDI.
4. Pengaruh kekerasan
Jika kesadahan sisa air masuk EDI terlalu tinggi, maka akan menyebabkan kerak pada permukaan membran saluran air pekat, mengurangi laju aliran air pekat, mengurangi resistivitas air produksi, mempengaruhi kualitas air produksi, dan pada kasus yang parah dapat menyumbat saluran aliran air pekat dan air polar komponen, sehingga komponen hancur karena pemanasan internal.
Penghapusan CO2 dapat dikombinasikan untuk melunakkan air masuk RO dan menambahkan alkali; ketika kadar garam dalam air masuk tinggi, RO tahap pertama atau nanofiltrasi dapat ditambahkan dalam kombinasi dengan desalinasi untuk menyesuaikan kesadahan.
5. Dampak TOC (total karbon organik)
Jika kandungan organik dalam air masuk terlalu tinggi, akan menyebabkan pencemaran organik pada resin dan membran permeabilitas selektif, yang mengakibatkan peningkatan tegangan operasi sistem dan penurunan kualitas air yang dihasilkan. Pada saat yang sama, koloid organik juga mudah terbentuk di saluran air yang terkonsentrasi dan menyumbat saluran.
Oleh karena itu, saat melakukan perawatan, hal ini dapat dikombinasikan dengan persyaratan indeks lainnya untuk menambahkan R0 tahap pertama untuk memenuhi persyaratan.
6. Dampak ion logam seperti Fe dan Mn
Ion logam seperti Fe dan Mn dapat menyebabkan "keracunan" resin, dan "keracunan" logam pada resin dapat menyebabkan penurunan kualitas air limbah EDI secara cepat, terutama penurunan cepat dalam laju penghilangan silikon. Selain itu, efek katalitik oksidatif dari logam valensi variabel pada resin penukar ion dapat menyebabkan kerusakan permanen pada resin.
Secara umum, Fe air masuk EDI dikontrol agar kurang dari 0,01 mg/L selama pengoperasian.
7. Dampak CO2 pada air masuk
HCO3- yang dihasilkan oleh CO2 dalam air masuk merupakan elektrolit lemah, yang dapat dengan mudah menembus lapisan resin penukar ion dan menyebabkan kualitas air produksi memburuk.
Itu dapat dihilangkan oleh menara degassing sebelum air masuk.
8. Pengaruh kandungan anion total (TEA)
TEA yang tinggi akan mengurangi resistivitas air yang diproduksi EDI, atau memerlukan peningkatan arus operasi EDI, dan arus operasi yang berlebihan akan menyebabkan peningkatan arus sistem dan peningkatan konsentrasi residu klorin pada air elektroda (CEDI tidak memiliki masalah residu klorin, tetapi dampak menyeluruh dari TEA yang berlebihan pada sistem secara objektif ada. Dalam bidang elektronik, proses CEDI sering diikuti oleh proses resin penukar anion alkali kuat), yang tidak baik untuk masa pakai membran elektroda.
Selain 8 faktor yang mempengaruhi di atas, suhu masuk, nilai pH, SiO2 dan oksida juga berdampak pada pengoperasian sistem EDI.