下面结合附图及实施例对《含有保护水流的电去离子方法与装置》作进一步描述。
根据图1所示，在膜堆两侧正负电极室后分别设置一张阳离子交换膜及相应水流隔板，构成膜堆的极水保护室。正极保护室8的设置可以较好地防止正极反应的有害气体第一张阴离子交换膜的氧化破坏作用；负极保护室9的设置能够避免阳离子在阴极上的还原，并阻止负极反应产生的OH-向保护室迁移。
正极进水16经正极侧下部进入正极室6及正极保护室8，正极出水17在上部导出后经膜堆外管路作为负极进水18进入负极室7及负极保护室9，负极出水19由负极上部导出进入极水循环罐，在排除电极反应产生的气体后循环使用。电极水在电极室及极水保护室中的流向均为由下而上，这有利于电极反应产生的气体及时排出EDI膜堆。此外，水流由正极流向负极，可使呈酸性的正极出水进入负极室后中和负极反应产生的OH-离子，以消除负极室的结垢。
根据图1及图2，每个膜堆基本工作单元3包括有淡化室10、浓缩室11和保护室12。淡水室10中的阴离子，如
SO42-，在电场的驱动下，透过阴离子交换膜2向其左侧相邻的保护室12中迁移。淡化水流与保护水流为同向，在保护室的下部所填充树脂均为阴离子交换树脂，这可以增强阴离子的传递，使其继续进入浓缩室11中得到浓缩。在淡水出水口处，阴离子交换膜水解离的产物OH-离子直接进入保护室，即被保护水流迅速带出EDI膜堆；又由于保护室上部填充树脂为混床树脂，这使得OH-离子不能继续进入浓缩室10。对于淡化室10，其靠近出水口处阳离子交换膜水解离的产物H 离子则直接进入浓缩室10，并随浓缩水流在浓缩室中累积，直至被排出膜堆。这使得整个浓水流从入口到出口均呈酸性，且酸性逐渐加强，避免了浓水室中结垢形成。进入淡水室的重金属离子，如Ni2 离子，在直流电场作用下，迁移进入其右侧的浓缩室，立即被水流方向相反的浓水流带出膜堆。因此，浓缩室中不会形成重金属阳离子的累积。在浓缩水循环运行的工艺条件下，整个浓缩室中的重金属阳离子浓度也较为均衡。
浓缩室11中填充的混床树脂中，阴树脂所占体积比大于50％。这使得从左侧淡化室10迁移进入的重金属Ni2 离子，进一步受到较多阴树脂的阻碍，不能进入保护室12。加之保护水流中不含任何可形成结垢的金属阳离子，因此保护室中也不会发生结垢。
根据图5所提供的流程，淡水原水由淡水箱33经淡水泵35进入EDI装置46，出水大部分收集至淡水产水罐45，极少量部分分流至保护水循环罐42。浓水进水由浓水循环罐41经浓水循环泵36进入EDI装置46，出水大部分返回至浓水循环罐42，极少部分作为产水收集至浓缩产品水罐44。保护水流经保护水循环罐42经保护水泵38进入EDI装置46，出水大部分返回至保护水循环罐42，极少量分流进入浓水循环罐41。淡化产品水分流量、保护水分流量，浓缩产品水量均相等，其流量由相应的截止阀34及转子流量计40控制。运行过程中浓缩水循环罐41和保护水循环罐42中的液位维持恒定 。
实施例1
该实例中，EDI装置为一级一段结构，含两个基本工作单元，其剖面如图3、4所示，用于处理含重金属Ni2 离子浓度50毫克·L-1的NiSO4废水。浓、淡水室和保护室隔板规格均为100*300*4毫米，极水隔板规格为100*300*0.9毫米，有效膜面积为160平方厘米。所用离子交换膜为异相低渗透EDI专用离子交换膜，由浙江千秋环保水处理有限公司生产；离子交换树脂为D072和D296大孔强酸、强碱性树脂。淡化室中阴、阳树脂的体积比为1∶1；浓缩室中阴、阳体积比为2∶1；保护室下部75％树脂床层填充的为阴树脂，剩余上部25％树脂床层填充混床树脂，阴、阳树脂体积比为1∶2。
淡水原水箱33和浓缩水循环罐41中预先配置50毫克·L-1的NiSO4溶液，pH为4.25。电极水为质量浓度0.3％的Na2SO4溶液。淡化水、浓缩水、电极水的流量分别为25L·h-1、15L·h-1和15L·h-1，浓缩水产水、保护水分流及淡水分流流量均为0.36L·h-1，膜堆工作电压为15伏。淡化水及浓缩水中Ni2 浓度用火焰原子吸收分光光度法检测。装置稳定运行24小时，淡化产水水质中Ni2 浓度均低于0.51毫克·L-1，截留率为99％，而浓缩产品水的Ni2 离子的含量最终达到90001毫克·L-1，浓缩倍数达到180 。
实施例2
该实施例中，EDI装置采用一级两段构造，每段含两个基本工作单元，用于制备高纯水。所用树脂为凝胶型001×7阳树脂和201×7阴树脂。隔板规格、离子交换膜等均与实施例1相同，
淡水原水箱33、浓缩水循环罐41、极水罐43中预先用去离子水添加CaCl2和MgCl2的盐溶液配置原液，其中Ca2 离子浓度为3毫克.L-1、Mg2 离子浓度为1毫克.L-1，总硬度为11.7毫克.L-1。淡化水流量为40L.h-1，进入EDI膜堆的浓缩水、保护水、电极水的流量均为6L.h-1，三股分流的水流量均为1L·h-1。膜堆在40伏的电压下恒压运行。经320小时运行，淡化产品水电阻率在开机后15小时内逐渐升高到15兆欧.厘米，此后大部分时间内均维持在16.5-17.0兆欧.厘米之间。
实施例表明，利用《含有保护水流的电去离子方法与装置》所提供的含有保护水流的EDI方法与装置，能够在易形成金属氢氧化物结垢的阳离子浓度远高于2009年前EDI进水指标的条件下，EDI过程仍能高效、稳定、安全地运行。该新型EDI水处理技术在水的除盐纯化和工业废水处理等领域都具有重要应用价值，可以大幅度降低水处理系统的投资和运行成本，并有效地回收废水中的有价金属 。
