2离子交换法制备去离子水
实验2 离子交换法制备去离子水
一、实验目的
1．了解离子交换法的原理。
2．掌握离子交换柱的制作方法及去离子水的制备方法。 3．学习电导率仪的使用及水中常见离子的定性鉴定方法。 二、实验原理 1．离子原理
无论是工农业生产用水、日常生活用水，还是科研实验用水，对水质都有一定的要求。在天然水或者自来水中含有各种各样的无机和有机杂质，常见的无机
杂质有+2Mg 、+2Ca 、-23CO 、-3HCO 、-Cl 离子及某些气体。常见的处理方法有
蒸馏法、电渗析法和离子交换法。本实验中主要介绍离子交换法的原理及应用。
离子交换法中起核心作用的物质就是离子交换树脂，它是一种具有网状结构的有机高分子聚合物，由本体和交换基团两部分组成，其中本体起的是载体作用，而本体上附着的交换基团才是活性成分。根据活性基团类型的不同，可以把离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
典型的阳离子交换树脂是磺酸盐型交换树脂，其结构为
其中H +离子可以电离，进入溶液，并与溶液中阳离子如+Na 、+2Mg 、+
2Ca 离子等进行交换，故名为阳离子交换树脂。
典型的阴离子交换树脂如季铵盐型离子交换树脂，其结构为
其中-OH 离子可以电离进入溶液，并与溶液中阴离子-24SO 、-
CI 离子等进行
交换，故名为阴离子交换树
脂
等净化的水分别经过阴
离子交换树脂后，杂
质离子被+H 离子和-OH 离子所取代，最后通过中和反应
结合生成水，达到净化的
目的。值得指出的是离子交换法只
能对水中电解质杂质有较好的净化作用，而对其他类型杂质如有机杂质是无能为力的。
实际生产时，将离子交换树脂装填入容器状管道中，做成离子交换柱（见图3.28），一个阳离子交换柱和一个阴离子交换柱串联在一起使用，称为一级离子交换法水处理装置（图3.29）。该装置串联的级数越多，去杂质的效果显然越好。实际上实验室里使用的所谓蒸馏水，有很多就是通过离子交换法制得的。
离子换柱在使用过一段时间后，柱内树脂的离子交换能力会出现下降，解决办法是分别让NaOH 溶液和HCl 溶液流过失效的阳离子和阴离子交换树脂，这一过程叫做离子交换树脂的再生。
2．水质的检验
由于纯水中只含有微量的+H 离子和-OH 离子，所以电导率极小，如果水中含有电解质杂质，会使得水的电导率明显增大。故用电导率仪测定水样的电导率大小，可以估计出水样的纯度。
另外还可以用化学方法对水样中常见离子进行定性鉴定： （1）-C1离子：用3AgNO 溶液鉴定。
（2）-
24SO 离子：用2BaC1溶液鉴定。
（3）+2Mg 离子：在pH 约为8～11的溶液中，用铬黑T 检验+2Mg 离子。若无+2Mg 离子，溶液呈蓝色；若有+2Mg 离子存在，则与铬黑T 形成酒红色的
配合物。
（4）+2Ca 离子：在pH>12的溶液中，用钙指示剂检验+2Ca 离子。若无+
2Ca 离子存在溶液呈蓝色；若有+2Ca 离子存在，则与钙指示剂形成红色配合物。（在此pH 条件下，+2Mg 离子已生成氢氧化物沉淀，不干扰+2Ca 离子的鉴定）。
三、仪器与试剂
仪器：电导率仪、微型烧杯、离子交换柱（2根）、阳离子交换树脂、阳离子交换树脂、滤纸、pH 试纸。
试剂：HNO 3（1 mo l ·L -1）、NaOH （2 mo l ·L -1）、NH 3·H 2O （2 mo l ·L -1）、
3
A g N O
（0.1 mo l ·L -1
）、2
B a
C 1（1 mo l ·L -1
）、铬黑T （固体）、钙指示剂（固体）。
四、实验内容
1．离子交换装置的制作
离子交换装置由两根离子交换柱串联组成。上面一根柱子中装阳离子交换树脂，下面一根柱子中装阴离子交换树脂。柱子底部垫有玻璃纤维，以防止树脂颗粒掉出柱外。
用烧杯将离子交换树脂装入柱内，一直填满到离柱口大约2 cm 处。在装填过程中一定要填实，不能让柱子内部出现空洞或者气泡，出现以上情况可以拿玻璃棒伸入树脂内部捣实。
最后加水封住离子交换树脂，以避免接触空气。
装置的流程为自来水→阳离子交换柱→阴离子交换柱→去离子水（图3.29）。
2．去离子水的制备
将自来水加入阳离子交换柱上端的开口（注意：在实验过程中，要随时补充自来水，以防止树脂干涸，水位要求能堵住树脂表面）。调节螺旋夹，使得流出液的速度为15～20滴/min ，并流过阴离子交换柱，而且要保持上下柱子流速一致。
用烧杯在阴离子交换柱，而且要保持上下柱子流速一致。
用烧杯在阴离子交换柱下承接大约15mL 流出液后，再用微型烧杯收集水样
至满，然后进行检验。
实验结束后将上下两个螺旋夹旋紧，并把两个柱子内加满水。 3．水质的检验
对自来水和制备得到的去离子水，分别进行如下检测，实验结果填写在表3.2里。
（1）电导率的测定
每次测定前，都要先后用蒸馏水和待测水样冲洗电导电极，并用滤级吸干，再将电极浸入水样中，务必保证电极头的铂片完全被水浸没，然后按照附录中电导率仪的说明进行操作。
（2）离子的定性检验
+2Ca 离子：取水样1mL ，加入1滴2 mo l ·L -1
NaO H 溶液，再加入少许钙指
示剂，观测溶液颜色。
+2Mg 离子：取水样1mL ，加入1滴2 mo l ·L -1 氨水，再加入少许铬黑T,观
察溶液颜色。
-24SO 离子和-
1C 离子：自己设计检验方案。
在这几组方案中，为了使实验现象更明显和便于比较，应当采取对照的方法。如检验+2Ca 离子时，将2支试管内别装入自来水和去离子水，然后按实验步骤进行，观察比较2支试管内的颜色。
表 实验现象记录表
结
论： 。
五、思考题
1．写出离子交换树脂再生的有关方程式。
2．为什么要先让流出液流出15mL以后，才能开始收集产品检验？
3．实验中为什么要用微型的烧杯收集流出液？
4．列举出至少3种不能用离子交换法去除的水中杂质。
5．现有下列无色、浓度均为0.01mo l·L-1的葡萄糖溶液、氯化钠溶液、醋酸溶液和硫酸钠溶液，能否用测量电导率的方法进行区别？
6．需制备的水为什么先经过阳离子交换树脂处理，后经过阴离子交换树脂处理？反过来如何？
实验2报告离子交换法制备去离子水班级学号姓名实验日期
一、实验目的
二、实验内容
（1）离子交换装置的制作
按 3.29图所示，装配好离子交换装置。并在上面一个柱内加入交换树脂，下面一个柱内加入交换树脂。加入时不能在柱内产生，否则用。最后把水加满，打开螺旋夹，检查上下两个柱子是否畅通。
（2）水质检测
按实验内容填写下表：
实验现象记录表
结论：
三、问题与讨论
超纯水去离子水RO水蒸馏水双蒸水的区别
超纯水、去离子水、RO水、蒸馏水、双蒸水的区别 1. 超纯水：Ultrapure水（超纯水），既将水中的导电介质几乎完全去除，又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。电阻率大于18MΩ*cm，或接近Ω*cm极限值。通常实验室中常用NANOpure或Milli-Q制备，制水源一般为去离子水或者RO水； 2. 去离子水：把水里的阴阳离子都除掉的水。主要通过RO膜和混床树脂来把水中的离子除掉，常用制水仪有MilliporeElix，但仍然存在可溶性的有机物，比如热源，所以去离子水一般不能用作注射用水； 3. RO水：也称纯水。即通过反渗透膜过滤后的水，反渗透膜的孔径一般为10A到100A之间，所以它能够去除95%以上的离子态杂质； 4. 蒸馏水：利用液体混合物中各组分挥发度的差别，使H2O汽化并随之使蒸气部分冷凝分离而得的水，能去除自来水内大部分的污染物，但挥发性的杂质无法去除，如二氧化碳、氨、二氧化硅以及一些有机物。新鲜的蒸馏水是无菌的，但储存后细菌易繁殖； 5. 双蒸水：Distillation-Distillation H2O（ddH2O）,经过2次蒸馏而得的水，水中的无机盐、有机物、微生物、可溶解气体和挥发性杂质含量极低，且除去了热源，一般可以用于注射用水。 按照纯度级别高低顺序是：超纯水、去离子水、双蒸水（ddH2O）、纯水（RO水）、蒸馏水。 超纯水作为所有的实验用水都可以，特别是高灵敏度ICP/MS、ppt级分析、同位素分析、疾控中心、药检所、质检所、环监站、高校科研等标准实验室及各种高端精密仪器用水。其他的纯水及双蒸水根据实际情况，在要求不是很严格的情况下也可以使用。（备注：注射用水是指蒸馏水或者去离子水经过蒸馏除去热源以后的水）
硫酸工业转化工艺
硫酸工业转化工艺 硫酸生产过程中转化是核心，转化率高，硫的利用率高，环境污染小；反之不仅硫的损失大，而且会给环境造成危害。转化率的高低与转化过程所选择的转化流程有关，不同的转化流程，可能达到的最终转化率不同，硫的利用率及尾气中有害气体的含量不同。 转化流程选择的主要依据是生产中所采用的催化剂、进转化器的二氧化硫浓度及氧硫比、要求的总转化率等。转化流程可分为“一转一吸”“两转两吸”和两大类。 1、“一转一吸”流程。“一转一吸”流程亦为一次转化一次吸收工艺。由于受催化剂用量及平衡转化率的限制，该工艺可能达到的最终转化率为97 %～98 % ，显然此转化率下，硫的利用率不够高，尾气中二氧化硫的含量远远超过排放标准，需进行尾气回收。目前国内只有部分采用低浓度冶炼烟气制酸( 入转化工序二氧化硫浓度低于 6 %) 的企业采用此流程。由于用碱性物质回收尾气产生的亚硫酸盐销路有限、用氨—酸法回收尾气副产品硫铵母液运输不便及销售困难，一些企业计划将“一转一吸”改为“两转两吸”从而使尾气直接达标排放。 2“两转两吸”流程按环保要求，除了有条件采用尾气回收工艺及气体浓度较低且规模较小的装置以外，一般硫酸装置都应采用“两转两吸”的转化流程。“两转两吸”流程为两次转化两次吸收工艺，可能达到的最终转化率大于99.5 % 。该工艺的总转化率受第一次转化率和第二转化率的制约。第一次转化常用两段或三段催化剂床层来完成，其中第一段的转化率受出口温度的限制，若第一次转化采用两段，则仅是第二段来保证第一次转化率；若第一次转化采用三段，则是以第二、第三段两段保证第一次的转化率。随着要求的总转化率的提高，对第一次转化率的要求亦在提高。对第二次转化有用一段和两段催化剂床层之分。若用一段，该段催化剂床层既要兼顾反应速率又要兼顾第二次转化率是难于两全的；若采用两段，则以前一段满足反应速率，以后一段满足转化率，这可使第二次转化率提高3 %左右，且对第一次转化率的波动有一定的承受能力。该第一、二次转化所采用段数的组合可有“2 + 1”三段转化、“2 + 2”、“3 + 1”四段转化和“3 + 2”五段转化流程。“3 + 1”与“2 + 2”组合方式相比，前者由于经过三段转化后进行中间吸收，在吸收塔中将有更多三氧化硫从系统中移走，
离子交换树脂的原理及应用总结归纳(重点阅读)
精心整理如何筛分混合的阴阳离子交换树脂？ 离子交换树脂的工作原理及优缺点分析 将离子性官能基结合在树脂（有机高分子）上的材料，称之为“离子交换树脂”。树脂表面带有磺酸(sulfonic acid) 者，称为阳离子交换树脂，而带有四级氨离子的，则为阴离子交换树脂。由於离子交换树脂可以有效去除水中阴阳离子，所以经常使用於纯水、超纯水的制造程序中。(见下图) 离子交换树脂上的官能基虽可去除原水(Feed water) (Fouling)。方。 原理 软水，这是软化水设备的工作过程。 当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后，树脂的软化能力下降，可以用氯化钠溶液流过树脂，此时溶液中的钠离子含量高，功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合，这样树脂就恢复了交换能力，这个过程叫作“再生”。
由于实际工作的需要，软化水设备的标准工作流程主要包括：工作(有时叫做产水，下同)、反洗、吸盐(再生)、慢冲洗(置换)、快冲洗五个过程。不同软化水设备的所有工序非常接近，只是由于实际工艺的不同或控制的需要，可能会有一些附加的流程。任何以钠离子交换为基础的软化水设备都是在这五个流程的基础上发展来的(其中，全自动软化水设备会增加盐水重注过程)。 反洗：工作一段时间后的设备，会在树脂上部拦截很多由原水带来的污物，把这些污物除去后，离子交换树脂才能完全曝露出来，再生的效果才能得到保证。反洗过程就是水从树脂的底部洗入，从顶部流出，这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。这个过程一般 需要5-15分钟左右。 吸盐(再生) (只要进水有一定的压力即可) 慢冲洗(置换) 应用 1）水处理 水处理领域离子交换树脂的需求量很大，约占离子交换树脂产量的90%，用于水中的各种阴阳离子的去除。目前，离子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯水处理上，其次是原子能、半导体、电子工业等。
实验2 离子交换法制备去离子水
实验2 离子交换法制备去离子水 一、实验目的 1．了解离子交换法的原理。 2．掌握离子交换柱的制作方法及去离子水的制备方法。 3．学习电导率仪的使用及水中常见离子的定性鉴定方法。 二、实验原理 1．离子原理 无论是工农业生产用水、日常生活用水，还是科研实验用水，对水质都有一定的要求。在天然水或者自来水中含有各种各样的无机和有机杂质，常见的无机 杂质有+2Mg 、+2Ca 、-23CO 、-3HCO 、-Cl 离子及某些气体。常见的处理方法有 蒸馏法、电渗析法和离子交换法。本实验中主要介绍离子交换法的原理及应用。 离子交换法中起核心作用的物质就是离子交换树脂，它是一种具有网状结构的有机高分子聚合物，由本体和交换基团两部分组成，其中本体起的是载体作用，而本体上附着的交换基团才是活性成分。根据活性基团类型的不同，可以把离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。 典型的阳离子交换树脂是磺酸盐型交换树脂，其结构为 其中H +离子可以电离，进入溶液，并与溶液中阳离子如+Na 、+2Mg 、+ 2Ca 离子等进行交换，故名为阳离子交换树脂。 典型的阴离子交换树脂如季铵盐型离子交换树脂，其结构为 其中-OH 离子可以电离进入溶液，并与溶液中阴离子-24SO 、- CI 离子等进行 交换，故名为阴离子交换树 脂 等净化的水分别经过阴 离子交换树脂后，杂
质离子被+H 离子和-OH 离子所取代，最后通过中和反应 结合生成水，达到净化的 目的。值得指出的是离子交换法只 能对水中电解质杂质有较好的净化作用，而对其他类型杂质如有机杂质是无能为力的。 实际生产时，将离子交换树脂装填入容器状管道中，做成离子交换柱（见图3.28），一个阳离子交换柱和一个阴离子交换柱串联在一起使用，称为一级离子交换法水处理装置（图3.29）。该装置串联的级数越多，去杂质的效果显然越好。实际上实验室里使用的所谓蒸馏水，有很多就是通过离子交换法制得的。 离子换柱在使用过一段时间后，柱内树脂的离子交换能力会出现下降，解决办法是分别让NaOH 溶液和HCl 溶液流过失效的阳离子和阴离子交换树脂，这一过程叫做离子交换树脂的再生。 2．水质的检验 由于纯水中只含有微量的+H 离子和-OH 离子，所以电导率极小，如果水中含有电解质杂质，会使得水的电导率明显增大。故用电导率仪测定水样的电导率大小，可以估计出水样的纯度。 另外还可以用化学方法对水样中常见离子进行定性鉴定： （1）-C1离子：用3AgNO 溶液鉴定。 （2）- 24SO 离子：用2BaC1溶液鉴定。 （3）+2Mg 离子：在pH 约为8～11的溶液中，用铬黑T 检验+2Mg 离子。若无+2Mg 离子，溶液呈蓝色；若有+2Mg 离子存在，则与铬黑T 形成酒红色的
去离子水的制备
去离子水的制备 一、教学目的 1、了解离子交换法制取去离子水的原理和方法； 2、掌握杂质离子的定性鉴定方法； 3、学会电导率仪的正确使用方法。 二、实验提要 1、基本原理 工农业生产、科学研究和日常生活用水，对水质各有一定的要求。自来水中常溶有钠、镁、钙的碳酸盐和酸式碳酸盐、硫酸盐和氯化物以及某些气体和有机物等杂质。为了除去水中杂质，常采用蒸馏法和离子交换法。本实验是用离子交换法制取去离子水。 自来水流经阳离子交换树脂时，水中的阳离子如Na+、Ca2+、Mg2+等被树脂交换吸附，并发生如下反应： R—SO-3H+ + Na+ RSO3Na + H+ 2R—SO-3H+ + Ca2+ (RSO3)2Ca + 2H+ 2R—SO-3H+ + Mg2- (RSO3)2 Mg + 2H+ 从阳离子交换树脂出来的水流经阴离子交换树脂时，水中的阴离子如Cl-、SO42-、CO32-等被树脂交换吸附，并发生如下反应： R—N+OH- +Cl- R—N Cl + OH- 2R—N+OH- + SO42- (R—N)2SO4 + 2OH- 2R—N+OH- + CO32- ( R—N)2CO3 + 2OH- 阳离子交换树脂中产生的H+和阴离子交换树脂中产生的OH-结合成水： H+ + OH- H2O 2、水质检测 ⑴用电导仪测定电导。 ⑵用铬黑T检验Mg2+：在pH=8～11的溶液中，铬黑T本身显蓝色，若样品液中含有Mg2+，则与铬黑T形成葡萄酒红色。 ⑶用AgNO3溶液检验Cl- 。 ⑷用BaC12溶液检验SO42-。 ⑸用钙指示剂检验Ca2+：游离的钙指示剂呈蓝色，在pH＞12的碱性溶液中，
硫酸生产方法
以硫铁矿为原料的接触法硫酸生产工艺 董子玉 1．概述 （1）硫酸的用途和产品规格 硫酸是重要的化工产品，用途十分广泛。工业硫酸是指SQ与H20以一定比例混合而成的化 合物，分为稀硫酸（H2SQ含量65%和75%）浓硫酸（H2SO含量92.5 %和98%和发烟硫酸（游离S03 含量20%）。 （2）硫酸生产的原料 生产硫酸的原料主要有硫磺、硫铁矿、硫酸盐及含硫工业废物。硫磺是理想原料（含硫99.5%），原料纯，流程简单、投资少、成本低。 硫铁矿是世界上大多数国家生产硫酸的主要原料。分有普通硫铁矿、浮选硫铁矿和含 煤硫铁矿。硫酸盐有石膏（CaSQ）芒硝（N82SQ）和明矶石［KA13（QH）6（SQ4）2］等，这些原料生产硫酸，还可生产其它产品。 含硫废物指冶金厂、石油炼制副产气及低品位燃料燃烧废气中的SQ,炼焦的焦炉气和 合成氨厂半水煤气中的HS,及金属加工的酸洗液、炼厂的废酸与废渣。 （3）硫酸生产的方法 接触法制硫酸基本反应 （1）S0 2的制取将硫铁矿焙烧，制取S02 2．二氧化硫炉气的制造
(1) 硫铁矿的预处理 块状硫铁矿和含煤硫铁矿需破碎和筛分。大矿石破碎至35-45m m以下，再细碎，使碎粒小于3-6mm送入料仓或焙烧炉。 (2) 硫铁矿的焙烧 焙烧操作条件 a .温度焙烧温度控制在850—950r0 b ．矿粒度 c .氧浓度氧浓度过高，生成的SO2在Fe2O3的催化作用下变为SO3生成的酸雾多，加重净化负荷。 焙烧设备焙烧是在焙烧炉中进行。焙烧炉有块矿炉、机械炉、沸腾炉等几种型式，我国广泛使用沸腾炉。 (3) 炉气净化 ①净化的目的和指标 工艺流程不同，净化指标有所差别，我国规定的标准(mg?m-3)如下： 水分V 100;尘V 2;砷V 5;氟V 10;酸雾：一级降雾v 35, 二级电降雾v 5。 ②净化原理及设备 根据炉气中杂质的种类和特点，可用U形管除尘、旋风降尘、水洗(或酸洗)、电除尘、
离子交换法制备纯水
实验二离子交换法制备纯水 一、实验目的 1．了解离子交换法制纯水的基本原理，掌握其操作方法； 2．掌握水质检验的原理和方法； 二、实验原理 离子交换法是目前广泛采用的制备纯水的方法之一。水的净化过程是在离子交换树脂上进行的。离子交换树脂是有机高分子聚合物，它是由交换剂本体和交换基团两部分组成的。例如，聚苯乙烯磺酸型强酸性阳离子交换树脂就是苯乙烯和一定量的二乙烯苯的共聚物，经过浓硫酸处理，在共聚物的苯环上引入磺酸基(–SO3H)而成。其中的H+可以在溶液中游离，并与金属离子进行交换。 R–SO3H + M+R–SO3M + H+ R：聚合物的本体；–SO3：与本体联结的固定部分，不能游离和交换；M+：代表一价金属离子。阳离子交换树脂可表示为： 如果在共聚物的本体上引入各种胺基，就成为阴离子交换树脂。例如，季胺型强碱性阴离子交换树R–N+(CH3)3OH–，其中OH–在溶液中可以游离，并与阴离子交换。 离子交换法制纯水的原理就是基于树脂和天然水中各种离子间的可交换性。例如，R–SO3H 型阳离子交换树脂，交换基团中的H+可与天然水中的各种阳离子进行交换，使天然水中的Ca2+、Mg2+、Na+、K+等离子结合到树脂上，而H+进入水中，于是就除去了水中的金属阳离子杂质。水通过阴离子交换树脂时，交换基团中的OH–具有可交换性，将HCO3–、Cl–、SO42–等离子除去，而交换出来的OH–与H+发生中和反应，这样就得到了高纯水。 交换反应可简单表示为： 2R–SO3H + Ca(HCO3)2→ (R–SO3)2Ca + 2H2CO3 R–SO3H + NaCl → R–SO3Na + HCl R–N(CH)3OH + NaHCO3→ R–N(CH)3HCO3 + NaOH R–N(CH)3OH + H2CO3→ R–N(CH)3HCO3 + H2O HCl + NaOH → H2O + NaCl 本实验用自来水通过混合阳、阴离子交换树脂来制备纯水。 [实验用品] 仪器：离子交换柱(也可用碱式滴定管代替)。 材料：玻璃纤维(棉花)、乳胶管、螺旋夹、pH试纸。 固体药品：717强碱性阴离子交换树脂、732强酸性阳离子交换树脂。 液体药品：NaOH(2mol·L-1)、HCl(2mol·L-1)、AgNO3(0.1mol·L-1)、NH3–NH4Cl缓冲溶液(pH=10)、铬黑T指示剂。 三、实验步骤 1．树脂的预处理 将717(201×7)强碱性阴离子交换树脂用NaOH(2mol·L-1)浸泡24小时，使其充分转为OH-型（由教师处理）。取OH-型阴离子交换树脂10mL，放入烧杯中，待树脂沉降后倾去碱液。加20mL 蒸馏水搅拌、洗涤、待树脂沉降后，倾去上层溶液，将水尽量倒净，重复洗涤至接近中性(用pH 试纸检验，pH=7～8)。 将732(001×7)强酸性阳离子交换树脂用HCl(2mol·L-1)浸泡24小时，使其充分转为H+型（由教师处理）。取H+型阳离子交换树脂5mL,于烧杯中,待树脂沉降后倾去上层酸液，用蒸馏水洗涤树脂，每次大约20mL，洗至接近中性(用pH试纸检验pH=5～6)。 最后，把已处理好的阳、阴离子交换树脂混合均匀。 2．装柱
发烟硫酸生产工艺及市场分析样本
发烟硫酸生产工艺及市场分析1 产品概述 发烟硫酸, 即三氧化硫的硫酸溶液, 化学式: H 2SO 4 ·xSO 3 。无色至浅棕色粘 稠发烟液体, 其密度、熔点、沸点因SO 3 含量不同而异。当它暴露于空气中时, 挥发出来的SO 3 和空气中的水蒸汽形成硫酸的细小露滴而冒烟, 因此称之为发烟硫酸。 发烟硫酸中的物质成分复杂, 除了硫酸和三氧化硫外, 还有焦硫酸 ( H 2S 2 O 7 ) 、二聚硫酸( H 4 S 2 O 8 ) 、三聚硫酸( H 6 S 3 O 12 ) 及H 4 S 3 O 15 、 H 2 S 3 O 10 、 ( H 2SO 4 ) 4～20 等各种各样的硫酸聚合物。 1.1 物化性质( 从《化工百科全书》硫酸中摘录) 第一部分: 化学品名称 化学品中文名称: 发烟硫酸 化学品英文名称: sulphuric acid fuming; Oleum 技术说明书编码: 934 CAS No.: 8014-95-7 [RTECS号] : WS5605000 [UN编号] : 1831 [危险货物编号] : 81006 [IMDG规则页码] : 8231 第二部分: 成分/组成信息 有害物成分: 发烟硫酸CAS No. 8014-95-7 第三部分: 危险性概述 危险性类别: 第8类腐蚀品第1项酸性腐蚀品( 《常见危险化学品的分类及标志》(GB13690-92)) 侵入途径: 经呼吸道吸入, 经食道食入, 或身体接触。 健康危害: 对皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激和腐蚀作用。蒸气或雾可引起结膜炎、结膜水肿、角膜混浊, 以致失明; 引起呼吸道刺激症状, 重者发生
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目录 第一章 (1) 概述 (1) 硫酸的性质 (1) 第二章 (1) 硫酸的生产方法 (1) 接触法制造硫酸 (2) 接触法生产硫酸由下列四个工序组成 (2) 接触法的优缺点 (3) 硝化法制造硫酸 (3) 硝化法制造硫酸可归纳为三个重要过程 (4) 硝化法的优缺点 (4) 第三章硫酸生产全工段工艺简介 (4) SO2气体的制取 (4) 炉气的净化 (5) SO2气体的转化 (5) 一次转化一次吸收 (5) 二次转化二次吸收 (6) 沸腾转化 (6) SO3气体的吸收 (7) 尾气的处理 (7) 氨法 (7) 碱法 (7) 金属氧化物法 (8) 活性炭法 (8) 控制SO2排放的其他方法 (8) 第四章 (9) 两次吸收法生产硫酸的流程图 (9) 流程说明 (9)
干燥系统流程说明 (9) 一吸系统流程说明 (9) 二吸系统流程说明 (10)
第一章 概述 硫酸是一种普通的化工产品，也是一种古老的化学品，据了解，早在17世纪就有化学家利用“铅室法”将燃烧硫磺所得的二氧化硫和进行反应而生产出约70%左右的稀硫酸，到18世纪又有化学家利用铂催化剂（今用钒催化剂）与较高浓度的二氧化硫空气中的氧气反应而生产出浓度达98%的硫酸。由于硫酸在工业上有广泛的用途，因此它被号称为“工业之母”，硫酸的产量也常用来作为评定一个国家工业经济发展水平的重要指标。 硫酸的性质 硫酸是（SO 3）和水（H 2O ）化合而成。化学上一般把一个分子的三氧化硫与一个分子的水相结合的物质称为无水硫酸。无水硫酸就是指的100%的硫酸（又称纯硫酸）。纯硫酸的化学式用“H 2SO 4”来表示，分子量为。 硫酸是基础化学工业中重要的产品之一。硫酸的性质决定了它用途的广泛性，硫酸主要用于生产化学肥料、合成纤维、涂料、洗涤剂、致冷剂、饲料添加剂和石油的精炼、有色金属的冶炼，以及钢铁、医药和化学工业。 第二章 硫酸的生产方法 生产硫酸最古老的方法是用绿矾（FeSO 4·7H 2O ）为原料，放在蒸馏釜中锻烧而制得硫酸。在煅烧过程中，绿矾发生分解，放出二氧化硫和三氧化硫，其中三 氧化硫与水蒸气同时冷凝，便可得到硫酸。 2（FeSO 4·7H 2O ） 煅烧???→Fe 2O 3+SO 2+SO 3+14H 2O
在实验室如何制造去离子水
在实验室如何制造去离子水？ 在实验室可以自己制造一个由阴离子和阳离子交换柱构成的去离子水装置，具体方法如下所述。 (1)将所需数量的强酸性阳离子交换树脂及强酸性阴离子交换树脂分别置于70～80℃的热水浸泡一昼夜，然后用自来水淘洗至没有机械杂质，备用。 (2)分别将阳离子及阴离子交换树脂连同水一并移入下端装有玻璃活塞的两根玻璃管中，玻璃管的内径和长度的比为l：10。装树脂时要注意管内不能留有空气泡，否则会影响交换树脂的交换能力。 (3)在阳离子交换树脂中注入2m ol盐酸溶液，阴离子交换树脂中注入2mo l的氢氧化钠溶液，调节玻璃活塞使流出液量的流速为3滴／s。当已经通过树脂的理论量所需要的盐酸和氢氧化钠溶液时检查流出液是否符合要求。 检测的方法是取5m l流出液置于试管中，滴加1滴浓盐酸、5滴硫氰酸铵溶液，检测是否含有铁离子。若试液不显红色，则没有铁离子，亦证明金属阳离子已经全部除去。此后将阳离子树脂用蒸馏水洗涤至流出液不呈酸性，可用甲基橙检验。 同样，检测阴离子交换树脂的流出液是否含有氯离子。可在硝酸性溶液中，用硝酸银检测。并用蒸馏水洗涤至不含氯离子和氢氧根离子。然后将阳离子交换柱的上端接入自来水，并将其流出端用橡胶管连接到阴离子交换柱的上端，再将阴离子柱的出水口与去离子水收集瓶相连接(如图l0-l)。这样便构成了去离子水的制备装置。 图10-1实验室制去离子水装置示意；注意树脂在玻璃管内的装载量为全管容积的4／5，并且要在管子底部放置一些玻璃丝。
加药泵→机械过滤器→活性炭过滤器→反渗透膜→储藏罐就可以了. 去离子水设备 去离子水设备,主要采用以下工艺: 现在做去离子水的工艺大致可分为三种： 第一种：采用阳阴离子交换树脂取得的去离子水，一般通过之后，出水电导率可降到10us/cm以下，再经过混床就可以达到1us/cm以下了。但是这种方法做出来的水成本极高，而且颗粒杂质太多，达不到理想的要求。目前已较少采用了。 第二种：预处理（即砂碳过滤器+精密过滤器）+反渗透+混床工艺 这种方法是目前采用最多的，因为反渗透投资成本也不算高，可以去除90%已上的水中离子，剩下的离子再通过混床交换除去，这样可使出水电导率：0.06左右。这样是目前最流行的方法。 第三种：前处理与第二种方法一样使用反渗透，只是后面使用的混床采用EDI 连续除盐膜块代替，这样就不用酸碱再生树脂，而是用电再生。这就彻底使整个过程无污染了，经过处理后的水质可达到：15M以上。但这这种方法的前期投资比较多，运行成本低。根据各公司的情况做适当的投资。最好不过了。
3.1硫酸工业制备
第一节接触法制硫酸 ●教学目标 1.了解接触法制硫酸的化学原理、原料、生产流程和典型设备。 2.通过二氧化硫接触氧化条件的讨论，复习巩固关于化学反应速率和化学平衡的知识，训练学生应用理论知识分析和解决问题的能力。 一、反应原理 1.S＋O2===SO2 3.SO3＋H2O===H2SO4 现阶段我国硫酸的生产原料以黄铁矿(主要成分为FeS2)为主，部分工厂用有色金属冶炼厂的烟气、矿产硫黄或从石油、天然气脱硫获得硫黄作原料。 4FeS2＋11O2 高温 =====2Fe2O3＋8SO2 如以石膏为原料的第一步反应就是：2CaSO4＋C ? ====2CaO＋2SO2↑＋CO2 二、工业制硫酸的生产流程。 工业上制硫酸主要经过以下几个途径： 1、以黄铁矿为原料制取SO2的设备叫沸腾炉。 沸腾炉示意图 矿石粉碎成细小的矿粒，是为了增大与空气的接触面积，通入强大的空气流为使矿粒燃烧得更充分，从而提高原料的利用率。 ［设问］黄铁矿经过充分燃烧，以燃烧炉里出来的气体叫做“炉气”。但这种炉气往往不能直接用于制取SO3，这是为什么呢？ 这是因为炉气中常含有很多杂质，如N2，水蒸气，还有砷、硒的化合物及矿尘等。这些杂质有些是对生产不利的，如砷硒的化合物、矿尘能够使下一步氧化时的催化剂中毒，水蒸气对设备也有不良影响，因此炉气必须经过净化、干燥处理。
问题：1.N2对硫酸生产没有用处，为什么不除去？ 2.工业生产上为什么要控制条件使SO2、O2处于上述比例呢？ ［答案］1.N2对硫酸的生产没有用处，但也没有不利之处，若要除去，势必会增加生产成本，从综合经济效益分析没有除去的必要。 2.这样的比例是增大反应物中廉价的氧气的浓度，而提高另一种反应物二氧化硫的转化率，从而有利于SO2的进一步氧化。 三、生产设备及工艺流程 2.接触室 根据化学反应原理，二氧化硫的氧化是在催化剂存在条件下进行的，目前工业生产上采用的是钒催化剂。二氧化硫同氧气在钒催化剂表面上与其接触时发生反应，所以，工业上将这种生产硫酸的方法叫做接触法制硫酸。 二氧化硫发生催化氧化的热化学方程式为： ［提问］SO2的接触氧化在什么条件下反应可提高SO2的转化率？ SO2的氧化为一可逆反应。根据勒夏特列原理，加压、降温有利于SO2转化率的提高。 实际生产中反应条件：常压下400℃～500℃。为什么？？ 二氧化硫在接触室里是如何氧化成三氧化硫的呢？ 经过净化、干燥的炉气，通过接触室中部的热交换器被预热到400℃～500℃,通过上层催化剂被第一次氧化，因为二氧化硫的催化氧化是放热反应，随着反应的进行，反应环境的温度会不断升高，这不利于三氧化硫的生成。接触室中部安装的热交换器正是把反应生成的热传递给接触室里需要预热的炉气，同时降低反应后生成气体的温度，使之通过下层催化剂被第二次氧化。这是提高可逆反应转化率的一种非常有效的方法。 3.吸收塔 二氧化硫在接触室里经过催化氧化后得到的气体含三氧化硫一般不超过10%，其余为N2、O2及少量二氧化硫气体。这时进入硫酸生产的第三阶段，即成酸阶段。其反应的热化学方程式为： SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l);ΔH=－130.3 kJ/mol 从反应原理上看，硫酸是由三氧化硫跟水化合制得的。事实上，工业上却是用98.3%的浓H2SO4来吸收SO3的，为什么要这样操作呢？
混床离子交换器的优点和工作原理
混床离子交换器就是阳、阴两种离子交换树脂，互相充分地混合在一个离子交换器内，同时进行阳、阴离子交换的设备。简称混床。所谓混床，就是把一定比例的阳、阴离子交换树脂混合装填于同一交换装置中，对流体中的离子进行交换、脱除。由于阳树脂的比重比阴树脂大，所以在混床内阴树脂在上阳树脂在下。一般阳、阴树脂装填的比例为1：2，也有装 填比例为1：1.5的，可按不同树脂酌情考虑选择。混床也分为体内同步再生式混床和体外再生式混床。同步再生式混床在运行及整个再生过程均在混床内进行，再生时树脂不移出设备以外，且阳、阴树脂同时再生，因此所需附属设备少，操作简便。 一、混床离子交换器的优点 (1)出水水质优良，出水pH值接近中性。 (2)出水水质稳定，短时间运行条件变化(如进水水质或组分、运行流速等)对混床出水水质影响不大。 (3)间断运行对出水水质的影响小，恢复到停运前水质所需的时间比较短。 混床设备比较好用一点的还是有机玻璃柱的那种，因为分层的时候比较容易看得清楚。 操作起来，再生效果好。以前我用的那种A3钢的，有个视孔，操作起来真的好麻烦，分层都看不到。 二、混床离子交换器的工作原理 混床床离子交换法，就是把阴、阳离子交换树脂放置在同一个交换器中，在运行前将它们均匀混合，所以可看着是由无数阴、阳交换树脂交错排列的多级式复床，水中所含盐类的阴、阳离子通过该项交换器，则被树脂交换，而得到高度纯水。在混合床中，由于阴、阳树脂是相互混匀的，所以其阴、阳离子交换反应几乎同时进行，或者说，水的阳离子交换和阴离子交换是多次交错进行的，经H型交换所产生的H+和经过OH型交换所产生的OH-都不能积累起来，基本上消除反离子的影响，交换进行得比较彻底。由于进入混合床的初级纯水质较好，交换器的负载较轻，树脂的交换能力很长时间才被子耗竭。本混合床采用体内再生法，再生时首先利用两种树脂的比重不同，用反洗使用权阴、阳离子交换树脂完全分离，阳树脂沉积在下，阴树脂浮在上面，然后阳树脂用盐酸(或硫酸)再生，阴树脂用烧碱再生。 三、混床离子交换器的结构 1、再生装置：阴离子交换树脂再生碱液在高于阴离子交换树脂面300毫米处母管进液(Φ400、500、600采用单母管进液，Φ800、2500采用双母管进液)，管上小孔布液，管外采用塑料窗纱60目尼龙网布包覆。阳离子交换树脂再生酸性由底部排水装置的多孔板上排水帽进入。 2、中排装置：中排装置设置在阴、阳树脂的分界面上，用于再生排泄酸、碱还原液和冲洗型，型式分为双母管或支母管式，管子小孔外包覆塑料窗纱及60目尼龙网各一层。 3、排水装置：采用多孔板上装设PB2-500型叠片式排水帽,或宝塔式ABS型排水帽,多孔板材质按设备规格不同而异。(Φ400、500、600型采用硬聚氯乙烯多孔，Φ800、2500型采用钢衬胶多孔板)。
钠离子交换器工作原理说明
钠离子交换器工作原理说明 一般而言，化学除盐过程就是原水通过H+型阳离子交换器(也称阳床)和OH-型阴离子交换器(也称阴床)，经过离子交换反应，将水中的阴、阳离子去除，从而制得高纯水。当原水经阳床发生交换反应之后，出水呈酸性，即水中的阳离子几乎都等当量的转变成氢离子，此时H++HC03-?C02?+H2O，所以在阳床之后端要设置除二氧化碳器。 钠离子交换器工作原理 水的硬度主要有其中的阳离子:钙(Ca2+)、镁(Mg2+)离子构成。当含有硬度的原水通过交换器的树脂层时，水中的钙、镁离子被树脂吸附，同时释放出钠离子。这样从交换器内流出的水就是去掉了硬度离子的软化水，当吸附钙、镁离子的树脂达到一定程度后，出水硬度增大，此时软水器按照预定的程序自动进行失效树脂的再生工作，利用较高浓度的氯化钠溶液通过树脂，使失效的树脂重新恢复至钠型树脂。
钠离子交换器产品结构 沈阳软化水装置主要有三部分组成: 1、自动控制装置:根据用户需要，可配置时间控制、流量控制两种控制方式的全自动控制器，并可选配润新、富莱克等控制阀，也可选用液动、气动、电动多阀控制系统。 2、罐体部分:根据用户要求，交换罐、盐罐可采用玻璃钢、碳钢衬胶、不锈钢等材质。 3、配件部分:包括布水装置、吸盐装置、管路配件等。 天然水中含有的钙(Ca2+)、镁(Mg2+)离子在加热蒸发浓缩过程中生成危害锅炉安全运行的水垢，这种天然水叫硬水。当这种硬水通过离子交换剂(NaS)时，与吸附在交换剂上的Na+离子发生交换反应，被置换于水中，转化成钠的盐类。由于钠的盐类溶解度大，且在温度升高时溶解度进一步增加，所以不会生成水垢。这个过程称为软化。但水中的钙、镁离子置换到交换剂上，使钠型交换剂(NaR)变成钙型(CaR)，因而失去了与钙、镁离子再进行交换反应的能力，这一现象称之为钠离子交换失效。将失效的交换剂用食盐(NaCl)溶液使之还原成钠型交换剂，以便继续生产软水，这种现象称之为再生。钠离子交换器通过软化——失效——再生还原——软化的循环过程，使原水得到软化，供给锅炉合格的软化水。
去离子水的制备
去离子水的制备 ————去除了各种金属离子和酸根离子的水称为去离子水 一、离子交换树脂及其预处理 1、离子交换树脂 离子交换树脂是具有网状结构的复杂的有机高分子聚合物 在网状结构的骨架上有许多可被交换的活性基团，根据活性基团的不同，可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。 可选用732型强酸性阳离子交换树脂和717型强碱性阴离子交换树脂。 732型强酸性阳离子交换树脂为钠型RSO 3Na （聚苯乙烯磺酸钠型），经稀盐酸处理后成为氢型RSO 3H 。 717型阴离子交换树脂为氯型RN （CH 3）3Cl （季胺基型），经稀NaOH 处理后，成为氢氧型RN （CH 3）3OH 。 阳离子交换树脂上的H +与水中的Na +、Ca 2+、Mg 2+等阳离子进行交换： RSO 3H+Na RSO 3Na+H + 阴离子交换树脂上的OH -与水中的Cl -、SO 42-、CO 32-等阴离子进行交换： RN （CH 3）3RN （CH 3）3Cl+OH - 结合成水： H ++OH -=H 2O 交换后的阳离子树脂为钠型，阴离子树脂变为氯型，若分别用稀HCl 和稀NaOH 处理，交换反应又将向着相应的方向进行，使离子交换树脂得以再生。 2、离子交换树脂的处理：
1、水漂洗 自来水反复漂洗至不混浊为止，改用蒸馏水浸泡沫24小时，使其充分膨胀。 2、醇浸泡 将树脂沥干，加入95%乙醇，除去醇溶性杂质，24小时后沥干，用自来水漂洗至无色无醇味。 3、酸碱反变处理 将上述树脂装入交换柱中，分别处理如下： 阳离子交换树脂：将水排尽，用7%的稀盐酸浸泡树脂不时搅动，浸泡2-4小时。将酸排尽，用低纯水向上而下洗涤，至洗出液PH=3.0-4.0,换用8%的NaOH溶液依上操作,至洗出液PH=9.0-10.0为止。再一次用7%的稀HCl浸泡4小时，不时搅拌，最后用纯水反复洗涤，至PH值为4，经检无Cl-即可。 阴离子交换树脂：操作程序与阳离子相同，只是8%的NaOH溶液浸泡，洗至PH=9.0-10.0;再用7%的HCl溶液浸泡,洗至PH值为3.0-4.0;最后再用8%的NaOH溶液浸泡,并用纯水洗至PH约为8.0即可。 二、装柱和交换及再生 闻子交换柱和去离子水制备器，一般成套买回，6支交换柱，按水流顺序，前3支为阳离子交换树脂柱，后3支为阴离子交换树脂柱，也有交叉安装。 调节进水量的大小至出水橡皮管有水流出即可，流速过低或过高都会使水质下降。 再生的方法与预处理基本相同，经过再生的树脂可以现使用。
硫酸庆大霉素生产工艺流程图
硫酸庆大霉素生产工艺 一、硫酸庆大霉素产品说明 １、产品名称及化学结构 1.１产品名称：硫酸庆大霉素(G ｅntamycin s ｕl ｆate ） 1．2化学结构: 1. 2.1结构式: ·2Ｈ2ＳO 4 C 1: R 1=R 2=ＣＨ3 C ２: R 1=C Ｈ3 R ２=Ｈ Ｃ1a : R 1=R 2=H 1.2.2分子式： Ｃ1： Ｃ２1H ４３N 5Ｏ7=４77.61 C ２: C ２0H 41N 5O 7=463.58 C 3： Ｃ19H ３9N 5O 7=4４９.55 1．2.3分子量： Ｃ1: ４7７.６1 C 2: ４63.58 Ｃ3: 449.55 C 1、C ２、C 1a 为硫酸庆大霉素的三个组分，各组分与2个分子的硫酸相结合,其成分折干效价为5９0μ/ml 以上。 2、理化性质 2.1性状:白色或类白色粉末，吸水性强,稳定性高,易溶于水，不溶于乙醇、丙酮、氯仿等有机溶剂。 2．2比旋度：＋1０7０~ +1210 3、产品质量标准 (查药典） 二、原材料、包装材料质量标准及规格 1、发酵部分 O O N H R 1R 2N H 2 O O O H N H O H C H 3N H 2 O H N H 3
2、提取部分 三、生产方法及原理简介 硫酸庆大霉素的生产是以绛红色小单孢菌（）2号作为庆大霉素生产用菌种，在蒸汽消毒的培养基中不断扩大培养、发酵，通过菌种的次级代谢分泌出具有抑菌活性的庆大霉素。用离子交换树脂提取出菌分泌的活性物质，经精制、转盐生产出硫酸庆大霉素原料药。用以制成各种硫酸庆大霉素制剂，应用于临床治疗。 四、硫酸庆大霉素生产工艺流程图及操作条件 硫酸庆大霉素的生产过程主要包括以下四个部分:发酵生产、提取、精制、无菌压缩空气、无菌喷雾干燥。
硫酸生产工艺
二、二氧化硫催化氧化制硫酸 1. 生产方法和工艺过程 在硫酸生产历史上,出现过三种生产方法,即塔式法、铅室法和接触法。 (1)塔式法和铅式法是古老的生产方法。在中间装填瓷圈的塔型结构的设备或中空的铅室中进行,所用催化剂是二氧化氮,氧化过程可用下列反应式表示: ＳＯ2＋ＮＯ2＋Ｈ2Ｏ＝Ｈ2ＳＯ4＋ＮＯ ＳＯ2＋Ｎ2Ｏ3＋Ｈ2Ｏ＝Ｈ2ＳＯ4＋２ＮＯ ２ＮＯ＋Ｏ2＝２ＮＯ2 ＮＯ2＋ＮＯ＝Ｎ２Ｏ３
由此制得的硫酸浓度只有65%～75%,仅用作生产肥料(如过磷酸钙等),工业应用因浓度不高而受到限制。而且含硝化物硫酸对设备的腐蚀相当严重。 (2)接触法在20世纪50年代后建厂,现在基本上取代了塔式法和铅室法。该法是将焙烧制得的SO2与固体催化剂(开始是铂,后改用V2O5,现为含铯钒催化剂)接触,在焙烧炉气中剩余氧的参与下(通常还需配入适当空气或富氧以控制O2/SO2值恒定),SO2被氧化成SO3,后者与水作用可制得浓硫酸(98.5%)和发烟硫酸(含游离SO3 20%左右)。 接触法生产硫酸经过以下四个工序。 A 焙烧矿石(或硫磺)制备SO2化学反应式如下: ４ＦeＳ２＋１１Ｏ２＝２Ｆe２Ｏ３＋８ＳＯ２(硫铁矿焙烧) Ｓ＋Ｏ２→ＳＯ２↑(硫磺焙烧)
硫铁矿分普通硫铁矿(其中大部分为黄铁矿,亦含有白铁矿、磁铁矿,含硫量在25%～53%之间)、浮选硫铁矿(与有色金属伴生,含硫量32%～40%)和含煤硫铁矿(是煤矿的杂质,含硫量达40%)三种,主要成分有FeS,FeS2,Fe2O3,Fe3O4和FeO等,矿物中还含有铅、镁、钙、钡的碳酸酸,砷、硒、铜、银、金等化合物。在氧量过剩的情况下,为使矿物中的硫全部转化成SO2,焙烧温度需在600℃以上,此时烧渣中,铁主要以Fe2O3存在(尚有少量Fe3O4)。 上述碳酸盐分解生成氧化物后又与炉气中SO3反应生成硫酸盐。砷和硒化合物转化为氧化物,在高温下升华逸入炉气中成为对制酸有害的杂质。矿石中的氟化物在焙烧过程中转变成气态SiF4,也进入炉气中。 B 炉气精制目的是除去各种杂质,如三氧化二砷、二氧化硒、氟化氢、矿尘、水蒸气和酸雾等。其中三氧化二砷使钒催化剂中毒和催化剂中的钒逃逸,二氧化硒使钒催化剂中毒和使成品酸带色,氟化氢(由SiF4水解产生)则会腐蚀设备。它们在低温下(30～60℃)很容易用水或酸洗涤炉气而除去。
离子交换器工作原理
工作原理就是离子的交换。 运行时：阳树脂(H-R)+(M+)-->：(M-R)+(H+) 阴树脂(OH-R)+(X-)-->：(X-R)+(OH-) 其中M+为金属离子，X-为阴离子。 再生过程为其逆过程。 离子交换器的失效控制 离子交换除盐水处理最简单的流程为阳床-阴床组成的一级复床除盐系统。有的一级复床除盐系统采用单元制，即每套一级复床除盐系统包括阳床、（除碳器）、阴床各一台，在离子交换除盐运行过程中，无论是阳床还是阴床先失效，都是同时再生；还有的一级复床除盐系统采用母管制，即阳床与阳床或阴床与阴床是并联运行的，哪一台交换器失效就再生哪一台。 1 检测和控制原理 强酸性阳树脂对水中各种阳离子的吸附顺序为：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+. ；由此可知，水中金属离子Na+被吸附的能力最弱，所以当离子交换时树脂层的各种离子吸附层逐渐下移，H+.最后被其他阳离子置换下来，当保护层穿透时，首先泄漏的是最下层的Na+；因此监督阳离子交换器失效是以漏钠为标准的；其反应方程为（A代表金属阳离子,R 为树脂基团）： An+ +nRH=RnA+n H+ HCO3- + H+ =H2O+CO2↑ 强碱性阴树脂对水中各种阴离子的吸附顺序为： SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可知，HSiO3-的吸附能力最弱，所以当离子交换时树脂层的各种离子吸附层逐渐下移，OH-.被其他阴离子置换下来，当保护层穿透时，首先泄漏的是最下层的HSiO3-；因此监督阴离子交换器失效是以漏硅为标准的；其反应方程为（B代表酸根阴离子，R为树脂基团）： Bm- +mROH=RmB+mOH- 2 控制点和控制方法 由于母管制系统包含了单元制系统,而且它具有能充分使用树脂、提高交换器的出水能力、降低酸碱消耗等优点，我们在研究中主要讨论以这种结构为基础的离子交换除盐水处理系统。 以成都生物制品研究所蛋白分离车间纯水站为例，该系统为母管制水处理系统，系统的结构为：砂滤-活性炭过滤-粗滤-阳床- 一阴-二阴-混床-精滤-纯水罐，系统产水能力为5 t/h，在系统的失效控制研究中，我们提出单元失效控制概念，也就是充分利用了母管制制水系统的优点对系统进行失效控制。 （1）RO对各有机溶质的去除率大于NF膜。（2）不同有机溶质的去除率不相同，有的甚至相差很大（例如，RO和NF膜对乙酸的吸光度去除率分别为95.34%、81.45%，而对苯胺的吸光度去除率则分别为61.50%、46.82%）。 3 出水水质 原水经一级复床除盐后，电导率（25℃）低于10μS/cm，水中硅含量低于100μg/
去离子水制备及水质检验.
去离子水制备及水质检验 实验项目性质：设计性 所属课程名称：《分析化学》 实验计划学时：4学时 一、实验目的 1．学生根据离子交换原理，设计一套用去离子交换法制备离子水的方案。经修改完善后按方案安装一套制备去离子水的简易设备。并用本套仪器用自来水制取200mL 的去离子水。 2.对自来水和制得的去离子水进行水质检验,自己选择或设计检测 二、实验内容与要求 实验内容：制备去离子水 实验要求：通过本课程的学习，使学生学习按方案安装一套制备去离子水的简易设备。对自来水和制得的去离子水进行水质检验,自己选择或设计检测。培养学生理论联系实际，分析问题和解决问题的能力。 三、实验仪器、设备及材料 1. 化学试剂： 强酸性离子交换树脂，强碱性离子交换树脂，EDTA 标准溶液（0.02 mol ?L 1-），硝酸银，铬黑T 指示剂（1%），NH 3?H 2O-NH 4Cl 缓冲溶液（pH=10）。 2. 仪器和设备 常规玻璃仪器，离子交换柱（50ml ），pH 试纸或pH 计，电导率仪。 四、实验原理 取自来水,使其首先经过强酸性阳离子交换树脂,再经过强碱性阴离子交换树脂,即得到去离子水.反应如下: []O nH X CH N R OH CH N nR X nH nH M SO R H SO nR M n n e n n e 2333333)()()(+-===-+++-===-+-+- ++ + 五、实验步骤 1．装柱 将交换柱的下方装上一块脱脂棉，以防树脂落入管尖阻碍流水，后将管中放入适量的水，向管中倒入强酸性阳离子交换树脂20ml 左右，用同样的办法装填阴离子交换柱。 2．去离子水制备 打开管尖部分的万用夹放水，控制每秒1-2滴，至水面在树脂上1厘米左右时倒入去离子水清洗树脂，用表面皿接几地流出的水，用硝酸银检验至无氯负离子，将水放至树脂上1厘米左右， 取自来水200ml 左右逐渐倒入阳离子交换柱中进行交换，控制流速在每秒1-2滴，下面用去离子水洗净的锥形瓶接收，接收的水再倒入阴离子交换柱中进行交换，下面用去离子水洗净的锥形瓶接收，接收的水即为自制的去离子水。
工业硫酸生产工艺及用能特点
工业硫酸生产工艺及用能特点 工业硫酸生产工艺及用能特点 （一）生产工艺流程 硫酸被誉为“化学工业之母”，广泛用于各个工业部门。硫酸的生产在早期采用硝化法，设备生产效率低，产品浓度低。目前，硝化法逐渐被接触法所取代。 接触法是冶炼烟气制酸主要的生产方法，普遍采用钒触媒做催化剂，由于钒触媒对烟气成分及有害杂质有严格要求，所以原料不同，产生不同的接触法制酸工艺，综合起来，接触法制酸的基本过程如下： 原料处理——SO2炉气制取——净化——SO2转化——SO3吸收——尾气吸收 首先从含硫原料中制造出含有二氧化硫和氧气的气体，然后将含二氧化硫和氧气的气体接触氧化成三氧化硫气体（转化过程），再将三氧化硫与水结合即生产出硫酸（吸收过程）。转化过程必须采用触媒催化，吸收过程采用浓硫酸吸收，三氧化硫与浓硫酸中的水分结合再补充适量水制成成品硫酸。 硫酸的生产根据使用含硫原料的不同可以分为3大类：硫磺制酸、硫铁矿制酸和烟气制酸。 1. 硫磺制酸 硫磺制酸主要工序包括熔硫工序、焚硫工序、转化吸收工序。工艺上一般采用快速熔硫、液硫机械过滤、机械雾化焚硫技术，采用“3+1”或“3+ 2”两转两吸工艺，并采用中压锅炉和省煤器回收焚硫和转化工序的余热，产生中压过热蒸汽。 熔硫工序：外购硫磺经皮带输送至快速熔硫槽，通过间接加热、搅拌成为液体硫磺，溢流至粗硫槽后，经粗硫泵打入经过液硫过滤器过滤，过滤后的合格液硫进入中间槽，经中间槽泵打到液硫贮罐贮存以备焚硫工段使用。在熔硫过程中由低压蒸汽提供热源。
成品酸 图1 硫磺制酸工艺流程图 焚硫工序：来自熔硫工序的精制液硫，由液硫泵加压后经机械喷嘴喷入焚硫炉，焚硫所需的空气经空气鼓风机鼓入干燥塔，在干燥塔内与98%浓硫酸逆向接触，吸收空气中的水分，然后进入焚硫炉与硫蒸气混合燃烧生成含SO212%左右、温度在1000℃左右的的高温炉气，经余热锅炉回收热量后，温度降至430℃左右进入转化工序。 转化吸收工序：转化吸收普遍使用两转两吸工艺，以“3+1”两转两吸工艺为例，经余热锅炉回收热量后的炉气先进入转化器一段催化剂床层进行反应，出口气体温度升至600℃左右，然后进入高温过热器降温再进入转化器二段催化剂床层进行反应；二段出口气体温度升高后进入换热器换热降