离子交换树脂水量计算
强碱型阴离子交换树脂的制备及交换量的测定

实验2-5强碱型阴离子交换树脂的制备及其交换量的测定一、实验目的1. 通过苯乙烯和二乙烯苯的共聚物进行氯甲基化反应,进而进行胺化反应,学习制备功能高分子 的另一个方法。
2. 学习基准型树脂的制备、含水量的测定及交换容量等参数的测定方法。
3. 学习离子交换树脂的一个实际应用方法 一一混合床的使用。
二、实验原理用苯乙烯与二乙烯苯的共聚小球, 利用苯环的性质, 以ZnCl 2为催化剂进行Fredel-Crafts 反应,得 到主要在苯环对位上氯甲基化的共聚物。
然后利用氯甲基上的活泼氯与胺进行胺基化反应,就可以得 到碱度不同的各种阴离子交换树脂。
如果胺化后得到的是伯、仲、叔胺树脂,称为弱碱型阴离子交换 树脂,如果胺化后,得到的是季胺树脂,则称为强碱型阴离子交换树脂。
强碱型阴离子交换树脂有两 种类型,用三甲胺进行胺化得到的是I 型强碱性阴离子交换树脂。
它在应用上由于碱性过强,对0H -离子的亲合力小,用 NaOH 再生时,再生效率低。
用二甲基乙醇胺进行胺化,得到的是n 型强碱性阴 离子交换树脂。
n 型强碱树脂比I 型强碱树脂碱性降低,但再生效率提高。
本实验用三甲胺进行胺化, 得到I 型强碱性阴离子交换树脂,并进行基准型树脂的制备,交换容量等参数的测定和应用实验。
1. 聚合反应聚合反应参看实验 2-4。
2. 氯甲基化反应 CH 2CI3. 季胺化反应CH 2N (CH 3) Cl三、实验仪器和试剂三口瓶, 电动搅拌器,烧杯,标准筛,回流冷凝管,交换柱,玻璃砂芯漏斗,滴定管,移液管, 称量瓶苯乙烯,二乙烯苯,溶剂汽油,过氧化苯甲酰 (BPO ),明胶,氯甲基甲醚,ZnCI 2,三甲胺盐酸盐,NaOH (2O%) , 1 M 无水硫酸钠溶液四、实验步骤 1. 树脂的制备(1)苯乙烯-二乙烯基苯(St-DVB )共聚小球的制备在500mL 三口瓶中加入170 mL 蒸馏水,0.9g 明胶,数滴0.1%次甲基蓝水溶液,调整搅拌片的位 置,使搅拌片上沿与液面平。
离子交换器的设计计算

离子交换器的设计计算1、交换器直径:F=Q/(T×N×V)F---交换器截面积(m2);Q---产水量(T/D);T---工作时间(H/D)N---交换器台数;V-交换流速(M/H).2、交换器高度: H=Hp+Hr+Hs+Ht(米)Hp---交换器下部排水高度,一般为0.3—0.7m;Hr---交换剂层高度,一般在1.0—2.0之间选择。
Hs---反洗膨胀高度,树脂层高50%左右。
Ht---顶部封头高度。
3、交换器连续工作时间:t=V r×Eg/《q×(H1-H2)》 (小时)V r---交换剂体积;q---交换器流量;Eg---交换剂的工作交换容量,一般阳树脂取1000mol/m3。
H1---原水中硬度,mmol/L.H2---出水残留硬度,mmol/L.4、再生剂用量:G z=V r×Eg×Bz/(1000×ε)Gz---再生剂用量;Bz---再生剂实际耗率,g/mol.ε---再生剂纯度,对NaCL,可取0.95。
常用再生剂的实际耗率顺流再生逆流再生再生剂:NaCL ;HCL NaCL ; HCL耗率:120-150 ;60-90 70-90; 30-60混合离子交换器设计计算:Q=3.14R2×VQ--混床的处理能力;单位m3/hR--混床的半径;单位mV--过滤流速,一般普通混床20-30m3/h精致混床30-40m3/h抛光混床40-60m3/h取石英砂10-12m/h;V=3.14R2×H×1000V--树脂的体积;单位kgR--混床的半径;单位mH--树脂的有效高度;单位m注:树脂总装高不小于1m阴阳离子交换树脂比例(阳:阴=1:1.3-2)混床的再生周期:阳树脂再生周期=(单台阳树脂体积/阳树脂工作交换容量)/(工作设备数量)/(阳离子含量)阴树脂再生周期=(单台阴树脂体积/阴树脂工作交换容量)/(工作设备数量)/(阴离子含量)阴阳树脂的再生周期中取较小值作为混床的再生周期水管管径和流量的关系:Q=3.14×(D/2)2×V×3600Q--流量;m3/hD--管道内径;mV--水在管中的流速;m/s无压力是V取1.5m/s;有泵提供压力时V取2.5m/s交换器再生条件的计算:1)利用计量箱液位差进行计算耗用30%浓度再生剂重量 = 计量箱截面积×计量箱液位差×30%浓度再生剂密度2)利用再生剂流量进行计算耗用30%浓度再生剂重量 = 再生剂流量×进再生剂时间×30%浓度再生剂密度3)利用再生液的浓度进行计算耗用30%浓度再生剂重量 = 喷射器工作水流量×再生液浓度÷30%×进再生剂时间再生液浓度的计算方法主要有:1)用计量箱液位下降速度进行计算再生液浓度(%)= 液位下降高度(m)×计量箱截面积(m2)×再生剂密度×30%÷喷射器工作水流量(m3/h)×102)用再生剂流量计进行计算再生液浓度(%)= 再生剂流量(m3/h)×30%×密度÷喷射器工作水流量(m3/h)×10现场交换器再生条件的确定1,阳床再生条件1)阳床再生用酸量的计算① 阳床正常再生时耗用浓度为30%的盐酸重量的计算用酸重量 = 树脂体积×树脂平均工交容量×36.5×再生剂比耗÷0.3÷1000000= 3.2m3×1200 mol/m3×36.5g/mol×1.25÷0.3÷1000000 = 0.58(吨)② 阳床大反洗后再生周期耗用浓度为30%的盐酸重量的计算用酸重量= 2×正常再生用酸量= 2×0.58 = 1.16吨采用1.2吨2)阳床的进酸时间的计算① 阳床正常再生时再生液浓度 = 3.5%再生时工作水流量 = 7.2m3/h按再生液浓度 = 3. 5%计算,浓度为30%的盐酸的流量= 7.2×3.5%÷0.3 = 0.84吨/小时阳床再生总进酸重 = 0.58吨总进酸时间= 0.58÷0. 84×60 = 41分钟在固定进酸量为0.58吨时,当采用不同再生液浓度时的进酸时间也应作必要的调整:实测浓度 % 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 进酸时间分钟 45 44 43 41 40 每分钟进酸量顿 0.013 0.013 0.0135 0.014 0.0145② 阳床大反洗后周期再生液浓度 = 5%再生工作水流量 = 7.2m3/h按再生液浓度 = 5%计算,浓度为30%的盐酸的流量= 7.2×5%÷0.3 = 1.20吨/小时阳床大反洗后周期再生总进酸重 = 1.2吨总进酸时间= 1.2÷1.2×60 = 60分钟不同再生液浓度时的进酸时间调整为:实测浓度 % 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 进酸时间分钟 67 65 64 63 61 60 每分钟进酸量顿 0.018 0.0185 0.019 0.019 0.02 0.02 2,阴床再生条件1)阴床的用碱量计算阴床内弱碱树脂及强碱树脂的总体积 = 4.8m3阴床弱碱树脂及强碱树脂的平均工交容量设定为700mol/m3总用碱重量 = 树脂体积×树脂平均工交容量×40×再生剂比耗÷0.3÷1000000= 4.8m3×700 mol/m3×40g/mol×1.20÷0.3÷1000000 = 0.54(吨)2)阴床根据再生液浓度计算两步进碱的时间① 阴床悬浮进碱时间计算悬浮进碱的再生液浓度设定 = 1.2%工作水流量 = 6m3/h按再生液浓度 = 1.2%计算,浓度为30%的液碱的流量= 6×1.2%÷0.3 = 0.24吨/小时悬浮进碱时间按60分钟计算悬浮进碱重量 = 0. 24 吨进碱时间按再生液浓度的调整为:实测浓度 % 1.0 1.1 1.2 1.3进碱时间分钟 72 65 60 55每分钟进碱量吨0.003 0.004 0.004 0.0045② 阴床逆流进碱时间的计算逆流进碱再生液浓度设定为2.6%工作水流量 = 6m3/h按再生液浓度 = 2.6%计算,浓度为30%的液碱的流量= 6×2.6%÷0.3 = 0.52吨/小时逆流进碱重量 = 总碱量-悬浮进碱时已进的碱液重量 = 0.54-0.24 = 0.30吨逆流进碱时间= 0.30÷0.52×60 = 35分钟进碱时间按再生液浓度的调整为:实测浓度 % 2.3 2.4 2.5 2.6进碱时间分钟 39 38 36 35每分钟进碱量吨 0.008 0.008 0.0085 0.0085。
阳离子交换树脂交换容量测定方法

阳离子交换树脂交换容量测定方法阳离子交换树脂是一种具有阳离子交换功能的固体材料,广泛应用于水处理、制药、化工等领域。
它能够吸附并交换水溶液中的阳离子,从而实现对水质的净化和改善。
而阳离子交换树脂的交换容量是评价其性能的重要指标之一。
本文将介绍一种常用的方法——酸碱滴定法,来测定阳离子交换树脂的交换容量。
酸碱滴定法是通过滴定酸或碱溶液来确定阳离子交换树脂中的交换酸或交换碱的含量,从而计算出其交换容量。
具体步骤如下:第一步,制备样品。
将阳离子交换树脂样品取出一定量,用去离子水洗涤,直至洗涤液呈中性。
然后用去离子水将样品溶液稀释至一定体积,以便后续滴定使用。
第二步,滴定酸溶液。
将稀释后的阳离子交换树脂样品溶液放入滴定瓶中,加入适量的指示剂溶液,常用的指示剂有甲基橙、溴甲酚绿等。
然后用标准酸溶液开始滴定,直至指示剂变色为止。
记录滴定所需的酸溶液体积。
第三步,滴定碱溶液。
将稀释后的阳离子交换树脂样品溶液放入滴定瓶中,加入适量的指示剂溶液,然后用标准碱溶液开始滴定,直至指示剂变色为止。
记录滴定所需的碱溶液体积。
第四步,计算交换容量。
根据滴定酸溶液和碱溶液的体积,可以计算出阳离子交换树脂的交换容量。
一般来说,交换容量的单位是毫克/克或当量/升。
需要注意的是,在进行酸碱滴定法测定时,应该控制好滴定速度,避免过快或过慢导致误差。
另外,选择合适的指示剂也非常重要,它应该能够在滴定过程中清晰地显示颜色变化,且与阳离子交换树脂不发生反应。
酸碱滴定法是一种简单、快速且准确的测定阳离子交换树脂交换容量的方法。
通过该方法,可以评估阳离子交换树脂的性能,为其在水处理、制药、化工等领域的应用提供重要参考。
实验二 离子交换树脂..

• 1. 实验目的和要求 • 1.1 通过实验,加深对离子交换树脂的重要性能之一总交换容量 的认识。 • 1.2 熟悉静态法和动态法测定总交换容量的操作方法。 • 2. 实验原理 • 氢型阳离子交换树脂与碱作用时,生成水,为不可逆反应,故可 用静态法测定总交换容量: • RH+NaOH→RNa+H2O • 羟型阴离子交换树脂不稳定,遇热易分解,会使含量测不准,应 采用Cl型树脂,当它与Na2SO4作用时,生成氯化钠: • R≡(NHCl)2+Na2SO4——R(≡NH)2SO4+2NaCl • 为可逆反应,故应采用动态法操作,滴定流出液氯离子含量来测 定其总交换容量。
• 称取71.01g无水Na2SO4固体,用蒸馏水溶解后稀释至1L。
• 5.1. 5、0.15mol/LNaOH标准溶液 • 称取6.0g固体NaOH,用蒸馏水溶解后稀释至1L。
• 标定:分别精确称取预先在1050C烘箱烘至恒重的邻苯 二甲酸氢钾0.5~0.6g于1只锥形瓶中,加蒸馏水70mL溶 解,加酚酞指示剂2~3滴,以配好的NaOH溶液滴定至 出现粉红色为滴定终点,记下消耗的NaOH溶液体积V (mL),按下式计算浓度: • • CNaOH = m/ Mr*1000/V m——称取的邻苯二甲酸氢钾质量(g)
• 标定氢氧化钠溶液时,可用 基准物KHC8H4O4,也可用 盐酸标准溶液作比较。试比 较此两种方法的优缺点。 • KHC8H4O4标定NaOH溶液 的称取量如何计算?为什么 要确定0.4~0.6g的称量范围, 为什么?
• 5.1 .7 0.05mol/LHCl标准溶液 • 量取4.2mL浓HCl,用蒸馏水稀释至1L。 • 标定:分别吸取上述已标定好的NaOH标准溶液 10mL于2只锥形瓶中,加2滴甲基橙指示剂,用 已配好的HCl溶液滴定至出现橙红色为终点,记 下消耗的HCl溶液体积VHCl(mL),按下式计算 HCl的浓度CHCl:
离子交换计算书

2--3 1--2
7.63 11.45
Ca2+ 阳 Mg2+
Na+
进 0.15 mg/l
0.06 mg/l 1.23 mg/l
水 0.01 meq
0.01 meq 0.05 meq
离 K+
0 mg/l
0 meq
NH4+ 子 Ba2+
Total
mg/l
mg/l 1.44
0 meq
0 meq 0.07 meq
阴树脂工作交换容
量
eq/m3 300
二、 设备计算
设备直径φ= 工1800
个
1
个
1
三、 树脂填量的计算
阳树脂层高
mm 500
阴树脂层高
mm 1300
单台阳树脂体积量 m3
单台阴树脂体积量 m3
1.27 3.31
四、 再生周期的计算 阳树脂再生周期 阴树脂再生周期 计算结果 混床再生周期
5
置换
m3
正洗阳树脂水量
m3
正洗阴树脂水量
m3
单台交换器总耗量 m3
耗水量占进水量的比
例
%
七 耗气量计算 设计条件
空气压力p=
kg/cm2 1
空气强度q= 混合时间t=
Nm3/m2 min 3 min 1.5
空气流量Q=
Nm3/mi n
单台交换器空气耗量 m3
12.72 7.63 16.54 51.21 0.47
阳树脂再生周期 天 阴树脂再生周期 天
混床再生周期
天
2.54 6.62 2.04 4.63
3.79 4.92
3.79
离子交换设备设计计算(有公式)

全自动软水器设计指导手册(附设计公式)目录一、总述 (1)1. 锅炉水处理监督管理规则 (1)2. 离子交换树脂内部结构 (1)3. 钠离子交换软化原理及特性: (2)4. 水质分析测试内容 (2)•PH值(Potential of Hydrogen) (2)•总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS) (2)•铁含量(IRON) (2)•锰 (3)•硬度值(HARDNESS) (3)•碱度 (3)•克分子(mol) (3)•当量 (4)•克当量 (4)•硬度单位 (4)•我国江河湖泊水质组成 (6)二、全自动软水器 (6)三、影响软水器交换容量的因素 (8)1. 流速(gpm/ft,m/h) (8)2. 水与树脂的接触时间:(gpm/ft3) (8)3. 树脂层的高度 (9)4. 进水含盐量 (10)5. 温度 (12)6. 再生剂质量(NaCl) (12)7. 再生液流量 (13)8. 再生液浓度 (14)9. 再生剂用量 (15)10. 树脂 (15)四、自动软水器设计 (15)1. 软水器设备应遵循的标准 (15)2. 全自动软水器主要参数计算 (16)1) 反洗流速的计算: (16)2) 系统压降计算 (16)3. 软水器设计计算步骤 (16)计算示例 (18)一、总述1.锅炉水处理监督管理规则第三条锅炉及水处理设备的设计、制造、检验、修理、改造的单位,锅炉及水处理药剂、树脂的生产单位,锅炉房设计单位,锅炉水质监测单位、锅炉水处理技术服务单位及锅炉清洗单位必须认真执行本规则。
第九条锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施,不应以化学清洗代替正常的水处理工作。
第十条生产锅炉水处理设备、药剂和树脂的单位,须取得省级以上(含省级)安全监察结构注册登记后,才能生产。
第十一条未经注册登记的锅炉水处理设备、药剂和树脂,不得生产、销售、安装和使用。
第十四条锅炉水处理设备出厂时,至少应提供下列资料:1.水处理设备图样(总图、管道系统图等);2.设计计算书;3.产品质量证明书;4.设备安装、使用说明书;5.注册登记证书复印件。
离子交换树脂综合知识

离子交换树脂综合知识1树脂的储存和运输1、离子交换树脂在长期储存中,或需在停用设备内长期存放,强型树脂(强酸性和强碱性树脂)应转为盐型,弱型树脂(弱酸性和弱碱性树脂)可转为相应的氢型或游离胺型,也可转变为盐型,以保持树脂性能的稳定。
然后浸泡在洁净的水中。
停用设备若须将水排去,则应密封,以防树脂中水份散失。
2、离子交换树脂内含有一定的平衡水份,在储存和运输中应保持湿润,防止脱水。
树脂应储存在室内或加遮盖,环境温度以5°C-40°C为宜。
袋装树脂应避免直接日晒,远离锅炉、取暖器等加热装置,避免脱水。
若发现树脂已有脱水现象,切勿将树脂直接放于水中,以免干树脂遇水急剧溶胀而破碎。
应根据其脱水程度,用10%左右的食盐水慢慢加入到树脂中,浸泡数小时后用洁净水逐步稀释。
3、当环境温度在0°C或以下时,为防止树脂因内部水份结冰而崩裂,应做好保温措施,或根据气温条件,将树脂存于相应浓度的食盐水中,防止冰冻。
若发现树脂已被冻,则应让其缓慢自然解冻,切不可用机械力施于树脂。
食盐溶液浓度与冰点的关系如下表:4、长期停用而放置在交换器内的树脂,为防止微生物(如藻类、细菌等)对树脂的不可逆污染,树脂在停用前须彻底反洗,以除去运行时积聚的悬浮物质,并注意定期冲洗和换水。
或彻底反洗后采用以下措施:阴树脂:用3倍树脂体积的10%NaCl+2%NaOH混合液分两次通过树脂层,每次静止浸泡数小时,然后将其排去。
如有必要,在重新启动前用2倍树脂体积的0.2%过氧化氢(H2O2)溶液淋洗树脂层。
阳树脂:在阳离子交换器及管系内可充入0.5%的甲醛溶液,并在停用期间保持此浓度。
也可用食盐水浸泡。
在设备重新启动前用0.2%过氧化氢或0.5%甲醛溶液淋洗。
2树脂的预处理在离子交换树脂的工业产品中,常含有少量的有机低聚物及一些无机杂质。
在使用初期会逐渐溶解释放,影响出水水质或产品质量。
因此,新树脂在使用前必须进行预处理,具体方法如下:1、树脂装入交换器后,用洁净水反洗树脂层,展开率为50-70%,直至出水清晰、无气味、无细碎树脂为止。
钠型阳离子交换树脂含水量测定方法

钠型阳离子交换树脂是一种常用的离子交换树脂,在水处理、化工等领域有着广泛的应用。
而测定树脂含水量是非常重要的,因为它直接影响着树脂的吸附性能和使用寿命。
本文将介绍几种测定钠型阳离子交换树脂含水量的方法,希望对相关研究和生产工作有所帮助。
一、烘干法烘干法是一种简单直观的测定方法,适用于一般情况下的含水量测定。
具体步骤如下:1. 取一定质量的树脂样品放入烘箱中,以100℃左右的温度进行烘干,直至质量基本不再发生变化为止。
2. 记录烘干前后的树脂质量差,根据质量差和原始质量的比值计算出树脂的含水量。
烘干法简单易行,但存在一定的局限性。
由于树脂在高温下容易发生结构变化,因此在一些特殊情况下,烘干法的准确性和可行性不足以满足要求。
二、滴定法滴定法是一种较为精确的测定方法,适用于对树脂含水量有较高要求的情况。
具体步骤如下:1. 取一定质量的树脂样品放入烘箱中进行烘干,烘干后将样品取出放入密封容器中。
2. 在密封容器内注入干燥剂,使容器内的空气相对湿度降至较低水平。
3. 在密封容器内采用滴定管装入一定体积的水,通过对树脂样品进行水滴加入,直至不再吸收水份。
4. 记录加入的水的体积,根据加入的水的量和树脂的质量计算出树脂的含水量。
滴定法由于采用了密闭环境和水滴加入的方式,因此可以更准确地测定树脂的含水量。
但是滴定法也存在一定的局限性,比如操作时间长、测定过程受环境因素影响等。
三、红外光谱法红外光谱法是一种非常精密的测定方法,适用于对树脂含水量有非常高要求的情况。
具体步骤如下:1. 取一定质量的树脂样品进行切割和研磨,制备成适宜的样品试片。
2. 利用红外光谱仪对样品试片进行分析,通过红外光谱图谱的变化,可以判断树脂中的水分含量。
红外光谱法由于采用了高精度的仪器和分析方法,因此可以更准确地测定树脂的含水量。
但是红外光谱法也存在一定的局限性,比如对仪器要求高、操作难度大等。
钠型阳离子交换树脂含水量的测定方法有多种,每种方法都有其适用的情况和局限性。