一种采用二级EDI膜堆的小流量型超纯水一体机的制作方法

本实用新型涉及水处理及纯水制备技术领域，尤其涉及一种采用二级EDI膜堆的小流量型超纯水一体机。

背景技术：

超纯水是指将水中的导电介质几乎完全去除，并将水中不离解的胶体物质、气体及有机物均去除至很低程度的水，超纯水的电阻率通常大于18MΩ.cm，18.3MΩ.cm为极限值。超纯水广泛应用于实验室分析化学试验、基因组学、蛋白质组学及细胞培养等生命科学研究中；在集成电路工业中，用于半导体原材料和所用器皿清洗、光刻掩模板的制备和硅片氧化用的水汽源等。此外，其他固态电子器件、厚膜和薄膜电路、印刷电路、真空管等制作也都要使用超纯水。由于对超纯水的需求量较大而且使用地点分散，特别需要一种能够利用自来水或相近水源作为原水，方便制备超纯水的一体化设备。

超纯水机是一种用于将自来水等原水加工成超纯水的水处理设备；现有的超纯水机在制备超纯水的过程中，主要应用的工艺包括；蒸馏工艺、全离子交换工艺、电渗析+离子交换工艺、反渗透+一级EDI(电去离子)+抛光树脂工艺；具体如下：

蒸馏工艺超纯水机：采用蒸馏方法制备纯水，可分一次和多次蒸馏。其缺点在于制水速度慢，水质纯度有限，取用不方便，且运行成本高，需专人看管。

全离子交换工艺超纯水机：利用离子交换柱的阴阳树脂交换水中的离子完成对水进行除盐。其缺点在于设备初期投入低，但后期维护成本和制水成本高；操作过程复杂烦琐、再生频率高，危险系数大；自动化操作难度大；系统需要酸碱再生，产生大量废水、废气，对环境造成较大污染。

电渗析+离子交换工艺超纯水机：利用膜法和离子交换工艺结合，操作简便；设备一次性投资大，能耗高，离子交换柱需要定期清理，或者更换树脂，更换频次高，且树脂再生需要消耗大量酸碱溶液，产生大量污水。

反渗透+一级EDI+抛光树脂超纯水机：采用膜法、电去离子技术和离子交换技术，设备能生产超纯水而无需化学剂再生，出水水质稳定。缺点在于产水量有局限性，且抛光树脂为巨额耗材，制水成本高且不能再生，当水质低于产水要求时，未完全失效的抛光树脂将一并更换，造成极大浪费。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种采用二级EDI膜堆的小流量型超纯水一体机，具有结构简单、使用方便、占地面积小、自动化程度高及运行成本低的优点，其产水量在30L/H～100L/H，出水质量达到或接近18.2MΩ.cm，适用于用水量较小且水质要求高的行业领域。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种采用二级EDI膜堆的小流量型超纯水一体机，包括箱体及集成在箱体内的预处理单元、反渗透单元、压力储罐及二级EDI膜堆；所述预处理单元内部设有多级过滤器，其进水端与原水进水口相连，出水端连接反渗透单元的进水端；反渗透单元的出水端分别连接压力储罐及二级EDI膜堆的进水端，二级EDI膜堆的超纯水出水端连接超纯水出口，浓水出水端连接二级EDI浓水出口。

所述预处理单元由依次连接的活性炭过滤器、软化水过滤器和保安过滤器组成。

所述反渗透单元由依次连接的一级高压泵、一级RO装置、二级高压泵和二级RO装置组成，二级RO装置的出水端通过三通分别连接压力储罐和二级EDI膜堆的进水端；一级RO装置和二级RO装置的浓水排出端分别连接箱体上的一级RO浓水出口和二级RO浓水出口；二级RO装置的浓水排出端另外通过浓水回流管与一级高压泵的进水口连接。

所述箱体为封闭式箱体，箱体正面的上部设控制面板，控制面板上设有的监测仪表的显示盘，控制面板上还设有电源开关按钮及运行启动按钮；箱体背面底部设有电源接口、原水进水口、一级RO浓水出口、二级RO浓水出口、二级EDI浓水出口及超纯水出口。

所述监测仪表包括压力表、流量计、电压表、电流表、一级RO出水电导率表、二级RO出水电导率表及超纯水电阻率表；其中压力表、流量计的测量端安装在预处理单元的进水端；电压表和电流表的测量端设在电源线上；一级RO出水电导率表、二级RO出水电导率表的探头分别设于一级RO装置、二级RO装置的出水端；超纯水电阻率表的探头设置在二级EDI膜堆的出水端。

所述箱体底部四角分别设万向滑轮。

所述箱体内还设有电控箱及PLC控制系统；预处理单元、反渗透单元、压力储罐及二级EDI膜堆之间的连接管路，浓水回流管以及反渗透单元、二级EDI膜堆与对应浓水出口之间的连接管路上分别设电动阀门；预处理单元、反渗透单元、二级EDI膜堆的控制端，各电动阀门的控制端及监测仪表的输出端分别连接PLC控制系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)采用二级EDI膜堆，可实现将不同水质的自来水转化为超纯水，超纯水电阻率最高可达18.2MΩ.cm；

2)与离子交换工艺相比，设备可连续运行，不需要停机再生，设备再生不需要加酸碱溶液，无污水产生，且再生操作简单；

3)产水纯度高，水质稳定，与反渗透+一级EDI+抛光树脂工艺比，无需抛光树脂巨额耗材，可降低制水能耗及成本；

4)二级RO装置的出水通过二级EDI膜堆的流程及时间增加，因此离子迁移数量增加，所制纯水的纯度更高，EDI膜堆的使用寿命长，更换频次低；

5)适用范围广，满足各行业对超纯水的需求；

6)结构设计合理，结构紧凑，体积小，移动方便，智能化程度高，低能耗，制水成本低；

7)通过监测仪表，设备工作状态能够实时显示，具备自动冲洗膜系统的功能，缺水时系统自动保护；出水水质实时在线监测。

附图说明

图1是本实用新型所述采用二级EDI膜堆的小流量型超纯水一体机的主视图。

图2是图1的后视图。

图3是图1的左视图。

图4是图1的右视图。

图5是本实用新型所述采用二级EDI膜堆的小流量型超纯水一体机的工艺流程框图。

图中：1.电源开关按钮 2.运行启动按钮 3.一级RO电导率表 4.二级RO电导率表5.超纯水电阻率表 6.电压表 7.电流表 8.压力表 9.流量计 10.活性炭过滤器 11.软化水滤器 12.保安过滤器 13.万向滑轮 14.电源接口 15.原水进水口 16.一级RO浓水出口 17.二级RO浓水出口 18.超纯水出口 19.二级EDI浓水出口 20.一级高压泵 21.一级RO装置 22.二级高压泵 23.二级RO装置 24.压力储罐 25.二级EDI膜堆 26.电控箱及PLC控制系统

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1-4所示，本实用新型所述一种采用二级EDI膜堆的小流量型超纯水一体机，包括箱体1及集成在箱体1内的预处理单元、反渗透单元、压力储罐25及二级EDI膜堆26；所述预处理单元内部设有多级过滤器，其进水端与原水进水口16相连，出水端连接反渗透单元的进水端；反渗透单元的出水端分别连接压力储罐25及二级EDI膜堆26的进水端，二级EDI膜堆26的超纯水出水端连接超纯水出口19，浓水出水端连接二级EDI浓水出口20。

所述预处理单元由依次连接的活性炭过滤器11、软化水过滤器12和保安过滤器13组成。

所述反渗透单元由依次连接的一级高压泵21、一级RO装置22、二级高压泵23和二级RO装置24组成，二级RO装置24的出水端通过三通分别连接压力储罐25和二级EDI膜堆26的进水端；一级RO装置22和二级RO装置24的浓水排出端分别连接箱体1上的一级RO浓水出口17和二级RO浓水出口18；二级RO装置24的浓水排出端另外通过浓水回流管与一级高压泵21的进水口连接。

所述箱体1为封闭式箱体，箱体1正面的上部设控制面板，控制面板上设有的监测仪表的显示盘，控制面板上还设有电源开关按钮2及运行启动按钮3；箱体1背面底部设有电源接口15、原水进水口16、一级RO浓水出口17、二级RO浓水出口18、二级EDI浓水出口20及超纯水出口19。

所述监测仪表包括压力表9、流量计10、电压表7、电流表8、一级RO出水电导率表4、二级RO出水电导率表5及超纯水电阻率表6；其中压力表9、流量计10的测量端安装在预处理单元的进水端；电压表7和电流表8的测量端设在电源线上；一级RO出水电导率表4、二级RO出水电导率表5的探头分别设于一级RO装置22、二级RO装置24的出水端；超纯水电阻率表6的探头设置在二级EDI膜堆26的出水端。

所述箱体1底部四角分别设万向滑轮14。

所述箱体1内还设有电控箱及PLC控制系统27；预处理单元、反渗透单元、压力储罐25及二级EDI膜堆26之间的连接管路，浓水回流管以及反渗透单元、二级EDI膜堆26与对应浓水出口17、18、20之间的连接管路上分别设电动阀门；预处理单元、反渗透单元、二级EDI膜堆26的控制端，各电动阀门的控制端及监测仪表的输出端分别连接PLC控制系统。

如图5所示，采用本实用新型所述一种采用二级EDI膜堆的小流量型超纯水一体机制取超纯水的过程由PLC控制系统自动控制，首先按下箱体1控制面板上的电源开关按钮2，装置给电，然后按动运行启动按钮3，装置开始运行。原水通过原水进口16进入预处理单元，当进水压力满足设置压力时，进水电磁阀开启，原水依次经过活性炭过滤器11，软化水滤器12、保安过滤器13处理后，通过一级高压泵21进入一级RO(反渗透)装置22，一级RO装置22产出的纯水直接通过管路进入二级高压泵23，然后进入二级RO装置24，一级RO装置22产出的浓水通过一级RO浓水出口17排出；二级EO装置24的产水大部分直接通过管路进入二级EDI膜堆26，小部分进入压力储罐25，二级RO装置24产出的浓水通过二级RO浓水出口18排出；二级EDI膜堆26出水即为超纯水，超纯水通过超纯水出口19排出，二级EDI膜堆26产出的浓水通过二级EDI浓水出口20排出。并且二级RO系统24设有一条浓水回流管与一级高压泵21的进水口连通。在超纯水制取过程中纯水的电导率、超纯水的电阻率、原水的压力及流量等参数在控制面板的监测仪表显示盘上均可看到，本装置还设有断电保护功能，遇到异常情况，能够自动停机。

本实用新型所述一种采用二级EDI膜堆的小流量型超纯水一体机将预处理单元、反渗透单元，二级EDI膜堆26整合在一个封闭的机箱1内，结构紧凑、美观整洁，能够防止灰尘进入，设备占地面积小；控制面板上安装有多种监测仪表显示盘，操作方便，全自动控制，实现无人值守操作。

二级RO装置24设浓水回流管将产出的浓水返回一级高压泵21，可减少浓水排放量，提高回收率，节省成本。

EDI膜堆是利用模块两端电极使水中的带电离子移动，并配合离子交换树脂及选择性树脂膜，以加速离子移动去除，进而达到水的纯化。而离子交换树脂再生所需的氢根及氢氧跟则来自于高压电下，由水中的解离所供给，这样就无需用酸、碱来进行再生还原。二级EDI膜堆的流程长度是一级EDI膜堆的两倍，RO出水在二级EDI膜堆中流过的时间长，其中离子被去除的量远远高于一级EDI膜堆。因此二级EDI膜堆所制超纯水的纯度远远高于一级EDI膜堆。另外二级EDI膜堆在进水电导率小于20us/cm的条件下仍然可以稳定产出大于15MΩ.cm的超纯水，具有极强的抗变能力，产品水的稳定性极高；当采用自来水作为原水时，其含盐量的波动大，一级RO产水电导率波动也大，这将使一级EDI膜堆产水的电阻率达不到用水要求，甚至造成产水电阻率急剧下降，无法再生恢复。因而本实用新型采用两级RO装置+二级EDI膜堆的结构形式，保证二级EDI膜堆26稳定产出所要求的超纯水。利用压力储罐25来稳定二级EDI膜堆的进水压力，二级EDI膜堆进水口前无须设增压泵，解决了供水压力问题

箱体底部安有万向滑轮14，便于移动和运输。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。