Panduan Sistem Air Deionisasi 2025: Prinsip Kerja, Ukuran, Regenerasi & Biaya

Buku pedoman teknik ini menjelaskan tentang sistem air deionisasi dari ujung ke ujung-di mana ia cocok dengan kereta api industri, cara kerjanya (resin & kimia), cara ukuran kapal dan siklus servisdesain regenerasi, penerimaan kualitas, driver OPEX, SOP komisioning, dan peta pemecahan masalah. Gunakan untuk membuat cakupan lebih cepat dan mengurangi risiko permulaan.

Penonton: insinyur proses/utilitas, manajer proyek, dan pembeli yang menjalankan polesan RO → DI/EDI untuk elektronik, pabrik baterai, optik, utilitas laboratorium, air pencampur F&B, dan manufaktur umum.

1) Di mana sistem air deionisasi cocok dengan kereta proses

Garis-garis yang khas menempatkan sistem air deionisasi setelah RO untuk memoles ion sisa sebelum penyimpanan/distribusi. Urutan umum:

• RO → DI dua tempat tidur (kation + anion) → Semir tempat tidur campuran → Penyimpanan & loop
• RO → EDI → (Opsional) Semir kartrid tempat tidur campuran → Penyimpanan & putaran
• Ketika kebersihan penting, gunakan tangki, katup, dan rumah dari baja tahan karat dengan kemiringan sanitasi, tidak ada kaki mati, dan pembilasan yang tervalidasi.

Panduan terkait: EDI vs pertukaran ion unggun campuran - Pretreatment UF (kontrol partikel & bioload)

Dirancang dengan baik sistem air deionisasi menstabilkan loop hilir dan mengurangi konsumsi media pemoles.

2) Prinsip kerja sistem air deionisasi (resin & kimia)

DI mengandalkan resin penukar ion untuk menggantikan ion terlarut dengan H⁺ dan OH^-, membentuk H₂O. Implementasi:

1. DI dua tempat tidur: resin kation (SAC, H⁺ bentuk) kemudian resin anion (SBA, OH^- bentuk). Kuat dan mudah diregenerasi di lokasi.
2. Tempat tidur campuran DI: campuran kation/anion manik-manik yang intim dalam satu wadah, memberikan konduktivitas terendah; sering digunakan sebagai pemoles akhir atau dalam kartrid.
3. Layanan DI: vendor menukar tangki yang sudah dibuat ulang - tidak ada bahan kimia di lokasi; biaya lebih tinggi per m³ tetapi cepat dan patuh.

Jenis resin yang penting

• SAC (kation asam kuat): toleran, menangani Ca / Mg / Na; diregenerasi oleh HCl atau H₂SO₄.
• SBA (anion basa kuat): Tipe I vs Tipe II-Tipe I unggul dalam silika/nitrat; Tipe II menawarkan efisiensi yang lebih baik pada suhu hangat tetapi lebih lemah pada silika.
• WBA (anion basa lemah): menghilangkan asam mineral tetapi tidak menghilangkan silika / CO₂digunakan sebagai tahap efisiensi di bagian hulu SBA.

Silika & CO₂ kontrol

Silika dan CO₂ tentukan pemuatan anion dan kualitas akhir Anda. Turunkan dengan kontrol pH RO, degassing, atau pengkondisian alkalinitas antar tahap. CO yang tinggi₂ meningkatkan konduktivitas namun "melewati" rencana RO untuk itu.

3) Persyaratan pakan & perlakuan awal sebelum DI

• Oksidan: Menghilangkan klorin/kloramin bebas sebelum RO/DI (GAC atau SBS). Oksidan menyerang poliamida dan beberapa resin.
• Partikel & bio: multimedia / U F + biokontrol; target SDI <3 untuk melindungi RO & DI.
• Organik: GAC atau UV-TOC seperti yang dipersyaratkan oleh spesifikasi; resin anion organik mengotori resin anion dan meningkatkan TOC dalam produk.
• CO₂ & degassing: vakum atau degas membran pada interstage untuk memotong beban anion dan menstabilkan konduktivitas.

Saat mencampur umpan RO atau merancang antiscalant di bagian hulu, gunakan produk kami Kalkulator LSI.

4) Mengukur sistem air deionisasi-metode, rumus & contoh kerja

4.1 Langkah-langkah desain (cepat)

1. Mengumpulkan RO meresap analisis: konduktivitas (µS/cm), alkalinitas/CO₂, silika, suhu, dan profil volume harian.
2. Mengonversi beban ionik ke mg / L sebagai CaCO₃ (urutan besarnya: 2 µS/cm ≈ 1 mg/L sebagai CaCO₃ untuk perairan dengan TDS rendah).
3. Pilih waktu layanan (misalnya, 8-24 jam) antara regenerasi/pertukaran dan menerapkan margin keamanan kualitas (terobosan pada spesifikasi 50-70%).
4. Ukuran volume resin dari kapasitas per siklus & beban; periksa batas hidraulik (Bv/jam) dan ΔP.

4.2 Kapasitas tipikal (rentang industri)

Resin	Kapasitas / siklus praktis	Catatan
SAC (H+)	1,25-1,9 eq/L (≈20-30 kgr/ft³)	Tergantung pada jenis asam & bilas; HCl lebih umum.
SBA (OH-)	0,95-1,6 eq/L (≈15-25 kgr/ft³)	Silika / CO2 mengurangi kapasitas efektif.
Tempat tidur campuran	Poles hingga sub-µS/cm	Ukuran berdasarkan waktu berjalan & target ΔP; digunakan di dekat batas spesifikasi.

4.3 Contoh kerja A - 2,0 m³/jam poles hingga <5 µS/cm

Sudah: RO meresap 20 µS / cm (~ 10 mg / L sebagai CaCO₃), 16 jam/hari, targetkan pemolesan bedak campuran.

• Ekuivalen harian ≈ (10 mg/L × 2,0 × 16.000 L) / 50.000 mg/eq ≈ 6,4 eq/hari.
• DI dua tempat tidur: pilih 2 × 50 L per kapal (tugas/siaga). Menggunakan kapasitas 1,5 eq/L → 75 eq per kapal-margin yang cukup untuk regen mingguan.
• Tambahkan selip kartrid tempat tidur campuran 10 L sebagai penutup sistem air deionisasi polesan; memicu pertukaran pada spesifikasi 70%.

4.4 Pemeriksaan hidrolika & ΔP

• Kecepatan tempat tidur: 5-40 Bv/jam (DI industri); menjaga penurunan tekanan <0,7-1,0 bar per bejana pada aliran desain.
• Volume bilas: memungkinkan 2-5 volume unggun untuk pemindahan & bilas sesuai spesifikasi setelah regenerasi.
• Untuk sistem sanitasi, gunakan bejana 316L, las orbital, dan elastomer dengan pelepasan rendah; lihat portofolio baja tahan karat.

5) Regenerasi & penanganan limbah (DI di lokasi)

5.1 Pilihan kimia

• Kation (SAC): HCl 4-8% atau H₂SO₄ 2-4% (perhatikan CaSO₄ penskalaan pada kekuatan yang lebih tinggi).
• Anion (SBA): NaOH 4-6% untuk Tipe I/II; kaustik hangat meningkatkan penghilangan organik.
• Mode aliran: arus bersama (lebih sederhana) vs arus berlawanan (efisiensi lebih tinggi, kebocoran lebih rendah).

5.2 Netralisasi & keamanan

• Pisahkan saluran air asam/kaustik; netralkan ke pH 6-9 dengan tempat tinggal dan pemantauan yang memadai.
• APD lengkap, pencuci mata/pembilas mata, interlock untuk transfer bahan kimia; ikuti SOP OEM dan izin setempat.

6) Pilihan konfigurasi-dua tempat tidur DI, tempat tidur campuran, DI servis, dan hibrida EDI

Konfigurasi	Kualitas	Belanja Modal/Opex	Kapan harus memilih
DI dua tempat tidur	1-10 µS/cm	OPEX rendah pada volume; belanja modal untuk regen	Pabrik yang stabil dengan utilitas dan staf
Tempat tidur campuran DI	<1 µS/cm	Sedang; sering melakukan pertukaran media poles	Polesan akhir atau alat variabel
Layanan DI	Dijamin oleh vendor	Tinggi per m³; tidak ada bahan kimia di lokasi	GMP/lab/startup & K3LH yang ketat
Hibrida EDI	Sub-µS/cm terus menerus	OPEX yang stabil; tidak ada bahan kimia dalam jumlah besar	RO yang stabil, pembatasan bahan kimia

Menyelam lebih dalam: Panduan pemilihan tempat tidur EDI vs campuran.

7) Kriteria instrumentasi, kontrol & penerimaan

• Pengukur sebaris: konduktivitas umpan/produk, suhu, ΔP; monitor TOC & silika opsional untuk loop dengan kemurnian tinggi.
• Kontrol kelelahan: breakpoint konduktivitas dengan pengatur waktu tunda / konfirmasi; pengalihan otomatis hingga bilas sesuai spesifikasi.
• Trending: konduktivitas harian @ beban yang ditetapkan, ΔP, jam kerja resin; selidiki perubahan langkah dengan segera.
• Penerimaan yang khas (spesifikasi kontrak penggunaan indikatif): produk ≤ target µS/cm pada 25°C; silika dalam batas; TOC jika berlaku.

8) OPEX-apa yang mendorong biaya sistem air deionisasi

• Bahan kimia: asam/kaustik per regenerasi dan kehilangan bilas.
• Media: masa pakai resin (oksidan/organik, pengotoran besi) & frekuensi kartrid tempat tidur campuran.
• Utilitas: pompa kWh/m³, netralisasi, biaya air limbah.
• Tenaga kerja & layanan: operator internal vs logistik layanan-DI.

Untuk pemodelan biaya front-end RO, lihat Kalkulator RO OPEX.

Pretreatment yang tepat di bagian hulu sistem air deionisasi adalah pengungkit tunggal terbesar untuk memangkas OPEX.

9) SOP Komisioning - untuk skid dan loop DI

1. Verifikasi bahan & kebersihan (316L, elastomer, seal); siram untuk membersihkan partikel; periksa kekedapan kebocoran.
2. Muatkan/stratifikasi resin dengan benar (untuk unggun campuran, ikuti prosedur pemisahan/penggerusan udara OEM).
3. Bilas dingin, lalu regenerasi kimiawi (DI di tempat), lalu bilas sesuai spesifikasi dengan pengambilan sampel konduktivitas inline.
4. Pencatatan dasar: konduktivitas umpan/produk vs aliran/temperatur; kriteria pelepasan dokumen dan rencana pengambilan sampel.

10) Pemecahan masalah peta-triase cepat

Gejala	Kemungkinan akar penyebabnya	Pemeriksaan pertama
Konduktivitas produk meningkat	Kelelahan resin, CO2 lonjakan, terobosan silika, aliran di luar desain	Tren vs suhu; periksa degas/alkalinitas; verifikasi regenerasi dan alihkan pengaturan waktu
ΔP tinggi	Denda/partikulat, keruntuhan saluran, biofouling	Sampel bed/filter, tinjau ulang pretreatment & penggantian filter, pencucian balik/gerusan udara (jika diizinkan)
TOC di luar spesifikasi	Kebocoran organik dari resin anion atau saturasi GAC hulu	Pembersihan kaustik hangat, servis GAC, pemeriksaan UV-TOC, ganti kartrid cat

11) Sistem air deionisasi FAQ

Seberapa rendah konduktivitas dapat terjadi?

Two-bed DI biasanya mencapai 1-10 µS/cm; tempat tidur campuran atau poles EDI dapat mencapai sub-µS/cm jika umpan RO dikondisikan (rendah CO₂suhu stabil).

DI di tempat vs DI layanan?

DI di lokasi menang pada volume stabil yang besar; DI servis menghilangkan bahan kimia dan mempercepat kepatuhan dengan biaya per m³ yang lebih tinggi.

Bagaimana cara menangani silika?

Lebih suka SBA Tipe I, pertahankan kontrol suhu, pertimbangkan degassing/pengondisian pH interstage, dan tambahkan cat dasar campuran ketika spesifikasinya ketat.

Langkah selanjutnya

Bagikan analisis permeasi RO dan kurva permintaan Anda - kami akan mengukurnya sistem air deionisasi (volume resin, diameter bejana, strategi regenerasi) dan mengusulkan tangki stainless-steel yang higienis & paket distribusi.

Minta Penawaran - Tangki & rumah baja tahan karat - EDI vs tempat tidur campuran

Penulis & Ulasan: Tim proses Stark Water (lebih dari 10 tahun dalam proyek RO/DI/EDI). Terakhir ditinjau: 2025-10-20.

Bacaan lebih lanjut: ASTM D1193 - Sumber daya WQA