用离子交换法来制备纯水
水的净化-离子交换法制备纯水
水的净化-离子交换法制备纯水
离子交换法制备纯水是一种利用离子交换技术制备纯净水的方法,属于处理水质不合
格的有效手段之一。
离子交换法制备纯水的原理是水中溶解的各种盐液通过离子交换树脂单元而将其中的离子释放出来,同时也将其中的污染物移出,保证水质得到改善。
离子交换法制备纯水的技术步骤有几种,一般先用滤网滤去大于50微米的颗粒悬浮物;再用抗衰减剂将挥发性的有机物和毒素阻滞起来;再用活性炭进行脱色除臭处理,将有机污染物去除;最后用离子交换树脂处理,把杂质含量较高的水进行离子交换,离子换换,去除电离性离子、杂质及有机物等,达到纯净水的标准。
离子交换法制备纯水的优点主要有以下几点:
1、可以有效地削减水中的离子浓度,可以有效去除水中的污染物,改善水质;
2、使用比较便宜,能够减少硬度、消除重金属污染和杂质的影响;
3、经济性强,在节能减排、水资源重复利用以及无害化处理方面,都具有极大的环境
效益;
4、保证过滤效率和水质的改善，并且能够保持水中温度和PH值变化在有效水平内。
离子交换法制备纯水可以应用在储水系统、电力工厂、热力发电厂、联合供热站、以及其他工业制造企业中。
它可以确保产生的水质满足有关卫生标准。
因此，离子交换法制备纯水是一种非常实用而有效的方法，可以改善水质、消除污染，为人们提供良好的生活环境。
无机化学实验七 离子交换法制备纯水
实验七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；3．巩固酸度计的使用，学会电导率仪的使用。
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：本体交换基团R –SO3–┆H+起交换作用的阳离子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 + 2H2CO3R–SO3H + NaCl → R–SO3Na + HClR–N(CH)3OH + NaHCO3→ R–N(CH)3HCO3 + NaOHR–N(CH)3OH + H2CO3→ R–N(CH)3HCO3 + H2OHCl + 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。
纯水的制备工艺离子交换
纯水的制备工艺离子交换
纯水的制备工艺之一是离子交换。
离子交换是通过将水中的离子与离子交换树脂发生化学反应，从而去除水中的杂质离子，得到纯净的水。
离子交换的工艺一般包括以下几个步骤：
1. 预处理：将原水通过物理和化学方法进行预处理，去除悬浮物、沉淀物和有机物等杂质。
2. 过滤：将预处理后的水通过过滤装置，进一步去除微小的颗粒和悬浮物。
3. 离子交换树脂处理：将经过预处理和过滤的水，通过离子交换树脂装置进行处理。
这些树脂通常是经过特殊处理的多孔玻璃、胶体或合成高分子材料。
离子交换树脂上具有特定的功能基团，可以与水中的特定离子发生化学反应。
4. 冲洗：在离子交换过程中，吸附在树脂上的杂质离子逐渐增多，影响纯水的产出。
因此，定期进行冲洗是必要的。
冲洗可以通过流动除杂溶液，将吸附于树脂上的杂质离子冲走。
5. 再生：随着时间的推移和树脂的使用，树脂的功能基团逐渐失效。
为了保持离子交换工艺的效果，需要定期进行再生。
再生是将树脂置于相应的再生溶液中，使树脂上的功能基团得到再生，恢复其吸附和交换能力。
通过上述工艺步骤，离子交换装置可以实现对水中的离子杂质的去除，得到纯净水。
离子交换方法可以应用于不同环境和用途，例如实验室用水、电子行业用水、制药行业用水等。
纯水制备原理范文
纯水制备原理范文纯水是一种不含有杂质和溶解物质的水，具有高纯度和高电导率。
纯水的制备原理主要有两种方法，即蒸馏法和离子交换法。
1.蒸馏法制备纯水：蒸馏法是通过对水进行蒸馏和凝华的过程，将水中的杂质和溶解物质分离出来，从而达到制备纯水的目的。
蒸馏法的原理是利用水和其他物质的沸点差异，将水加热到沸腾温度，蒸汽中的水分子上升到冷凝器后会冷凝成液体，而其他杂质和溶解物质因为沸点较高而仍保持在原容器中。
这样经过连续的蒸发和冷凝过程，即可将杂质和溶解物质分离出来，得到纯净的水。
具体步骤如下：（1）将水放入蒸馏器中，并加热至沸腾。
（2）水蒸气上升进入冷凝器，冷凝为液体。
（3）纯净水凝结在冷凝器的底部，而低沸点杂质和溶解物质则被留在蒸馏器中。
蒸馏法制备纯水的优点是分离效果好，可以得到高纯度的水；缺点是制备过程中耗费时间和能源，且设备较为复杂。
2.离子交换法制备纯水：离子交换法是利用特殊的离子交换树脂对水中溶解的离子进行交换，去除水中的杂质和溶解物质，从而得到纯净的水。
离子交换法的原理是利用了离子交换树脂对溶液中离子进行交换的机理。
离子交换树脂是一种有机高分子化合物，具有一种吸附离子的能力。
当水通过含离子交换树脂的设备时，树脂表面的固定离子会与水中的离子进行交换。
这样，水中的杂质和溶解物质离子就会被吸附到树脂上，而纯净水中的离子则会被树脂释放出来，从而得到纯净的水。
具体步骤如下：（1）将含有杂质和溶解物质的水通过装有离子交换树脂的管道或柱子。
（2）离子交换树脂吸附水中的杂质和溶解物质离子，释放纯净水中的离子。
（3）经过离子交换的水中的杂质和溶解物质被去除，从而得到纯净的水。
离子交换法制备纯水的优点是操作简便，制备过程中不需耗费大量的时间和能源；缺点是需要定期更换离子交换树脂，同时树脂的饱和会降低水的产量。
总结起来，蒸馏法和离子交换法是制备纯水的两种主要方法。
在实际应用中，根据具体的场景和需求可以选择合适的方法。
离子交换树脂法纯化水的原理
离子交换树脂法纯化水的原理
一、引言
纯化水是生产、实验等领域中必不可少的过程，而离子交换树脂法是其中一种常用的方法。
本文将介绍离子交换树脂法纯化水的原理。
二、离子交换树脂概述
离子交换树脂是一种能够吸附或释放离子的高分子材料，其结构类似于小球，表面覆盖着许多阴阳离子交替排列的团簇。
这些团簇可以吸附水中的杂质离子并释放出相应的纯净水分子。
三、原理
离子交换树脂法纯化水主要基于以下两个原理：
1. 离子平衡原理
当两种溶液中含有不同种类和浓度的离子时，它们会在界面处发生扩散和迁移，直到两侧达到电荷平衡。
因此，在一个含有杂质离子和纯净水分子的混合溶液中，当该混合溶液与具有相反电荷团簇的离子交
换树脂接触时，杂质离子会被吸附在树脂表面，而纯净水分子则会被释放出来。
2. 离子选择性原理
离子交换树脂具有一定的离子选择性，即只有具有相反电荷的离子才能被吸附。
例如，正离子交换树脂只能吸附负离子，而负离子交换树脂则只能吸附正离子。
因此，在使用离子交换树脂法纯化水时，需要选择适当的树脂种类以达到最佳效果。
四、应用
离子交换树脂法广泛应用于水处理、制药、食品加工等领域。
在水处理中，例如纯化自来水或废水处理时，常使用阴阳离子交替排列的混合床或串联床进行处理，以同时去除阳、阴离子和有机物等杂质。
五、总结
离子交换树脂法是一种简单有效的纯化水方法。
其基本原理是利用离子平衡和选择性吸附来去除杂质离子并释放出纯净水分子。
在实际应用中，需要选择适当的树脂种类以达到最佳效果。
离子交换法制备纯水原理
离子交换法制备纯水原理
离子交换法制备纯水主要是利用离子交换剂对水中的离子进行交换，去除水中的无机盐、有机物和微生物等杂质。
离子交换剂是一种特殊的固体材料，它有一定的交换容量，可以选择性地吸附或释放水中的离子。
常用的离子交换剂有阳离子交换剂和阴离子交换剂两种。
在离子交换法制备纯水的过程中，水通过阳离子交换剂层时，其中的阳离子会与交换剂上的阴离子发生离子交换。
同时，水中存在的阴离子则会通过阴离子交换剂层时与交换剂上的阳离子发生离子交换。
离子交换过程中，水中的各种离子被逐渐吸附在交换剂上，而交换剂上原本存在的离子则被释放到水中。
通过多次循环交换，水中的离子浓度逐渐降低，从而达到纯水的目的。
需要注意的是，离子交换法制备的纯水并不是完全去除所有的溶解物，而是使水中的离子浓度降至较低水平，达到可以满足生产或实验需要的纯度要求。
如果需要更高纯度的水，还需要进行进一步的处理，如反渗透、电离子交换等。
用离子交换法制纯水
实验名称：用离子交换法制纯水一、实验目的：用离子交换法制备纯水，其目的就是通过实验加深对离子交换原理的理解，以及对设备的架构方法及基本操作的熟悉。
离子交换是指固体颗粒和液体之间的界面上发生的离子交换过程，一般是指水溶液通过树脂时所发生的固—液间离子相互交换过程。
二、实验原理：离子交换树脂是一类有机高分子离子交换剂。
一般在离子交换树脂网状结构的骨架上有许多可以与溶液中离子起交换作用的活性基团。
根据活性基团的不同阳离子交换树脂又分为强酸性和弱酸性离子交换树脂，阴离子交换树脂又可以分为强碱性和弱碱性离子交换树脂。
制备纯水一般选用强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂。
离子交换树脂制备纯水的交换机制如下：强酸性阳离子交换树脂：交换R-SO3H+Na+ R-SO3Na+H+再生氢型钠型强碱性阴离子交换树脂：交换RN(CH3)3OH+Cl−RN(CH3)3Cl+OH−再生羟型氯型式中R表示离子交换树脂本体，用Na+和Cl-分别表示水中的阴阳离子杂质，交换下来的OH-和H+结合成水。
水中各种无机盐类电离成的阴，阳离子，经过氢型离子交换剂时，水中的阳离子被氢离子所取代，经过氢氧型离子交换剂时，水中的阴离子被氢氧根离子所取代，进入水中的氢根和氢氧根离子组成水，或者在经过混合床离子交换剂时，阳、阴离子交换几乎同时被氢离子和氢阳离子所取代生成水分子，从而去除水中无机盐类。
三、实验材料：1.离子交换树脂（强酸性阳离子交换树脂、弱酸性阳离子交换树脂、强碱性阴离子交换树脂）2.检测用试剂（铬黑T、硝酸银）3.离子交换柱（四根）4.电导测试仪（一台）四、实验步骤1、将已经处理好的强酸性阳离子交换树脂装入1号离子交换柱并再生；2、将碱性阴离子交换树脂装入2号离子交换柱中并再生；3.、将弱酸性阳离子交换树脂装入3号离子交换柱中并再生；4.、将已再生强酸性阳离子树脂和强碱性阴离子树脂按1:1比例装入混床中；5.、先打开出口阀再打开原水阀进自来水，测电导率和出水体积；6.、如果水指标超出要求（电阻率低于100MΩ*m）则要求对树脂进行再生。
制作纯水的方法
制作纯水的方法主要有以下几种：
1.蒸馏法：将水加热至沸腾，产生蒸汽，然后将蒸汽冷凝成液体，即可得到纯净的蒸馏水。
这个方法能够去除大部分溶解在水中的杂质。
2.离子交换法：使用离子交换树脂或离子交换膜来去除水中的离子和杂质。
这种方法常用
于工业和实验室中，可以得到高纯度的水。
3.反渗透法：通过高压驱动水通过半透膜，将溶解在水中的固体杂质、溶解有机物和细菌
等截留在膜上，从而得到较为纯净的水。
4.电离子交换法：利用电离子交换树脂吸附水中的离子，再通过洗脱过程将吸附的离子移
除，从而达到净化水的目的。
5.活性炭吸附法：使用活性炭吸附水中的有机物、异味和余氯等化学物质，从而提高水的
纯度和口感。
需要注意的是，以上方法均可用于制备相对较纯的水，但要达到绝对纯净水的级别，还需采用更高级别的处理技术和设备。
在实际应用中，选择适合自己需求的方法，并确保所使用的设备和材料具有合适的质量和认证标准。
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一、实验目的
1. 了解离子交换法制备纯水基本原理 2. 练习使用离子交换树脂的一般方法 3. 学习使用电导率仪
二、实验原理
利用离子交换树脂的交换作用，除去水中的
杂质离子。
1. 水中一般含有什么离子？ 水中一般含有Ca2+、K+、Na+、Mg2+、
SO42-、CO32-、Cl-、HCO3-等离子，不能 满足化学实验和科学研究对水质的要求， 使用时一般对水进行不同程度的净化处理。
2. 什么是离子交换树脂？什么是阳离子树脂？ 什么是阴离子树脂？
难溶性的具有网状骨架结构的高分子聚合 物，对酸碱及一般溶剂稳定；阳离子树脂: R-SO3H ；阴离子树脂: R≡N+OH-。
3. 水中离子与树脂发生怎样交换？
R-SO3-H+ +Na+ R≡N+OH- + Cl-
R-SO3- Na+ + H+ R≡N+Cl- + OH-
• 第一个5ml 用来润洗器皿 • 然后用试管接收（4个试管，每个1ml） • 用烧杯接收大约2/3测电导率
检验水质
• 电导率的检验 • Ca2+的检验 • Mg2+的检验 • Cl-的检验 • SO42-的检验
树脂的回收：交换以后的树脂放入回收
桶（蓝色）中，待再生后可以循环使用。
实验中注意的问题
2.装柱
先加水到颈部，打开下方玻璃活塞，让水缓慢流 下。然后将树脂与水一起倒入交换柱，使之下沉， 并用橡胶棒敲击柱子，使树脂紧实。填充至树脂床 上部的水高约为4-6cm。
注意：水一定要高于树脂面。
自来水纯化
• 50ml自来水倒入离子柱中，打开活塞， 用洁净的烧杯接收纯水，弃去前2mL。
• 控制流速为2-3s/d，流出速度决定实验 成败！
1. 离子交换柱不应有气泡； 2. 柱中液面一定高于树脂床面； 3. 控制水的流出速度小于每秒1滴； 4.检验离子时注意酸度的控制； 5. 检验离子时注意试管的清洁。
电导率仪的使用
打开电源 ▼
调温度
▼
ON/OFF SET
▼
mode
S
▼
调K值
SET ▼
调电极K值
▼
mode 开始测量
TIPS: 注意电极润洗。 用后及时盖上电极帽。
2R-SO3-H+ + Ca2+ 2R≡N+OH- + SO42-
(R-SO3-)2 Ca2+ + 2 H+ (R≡N+)2SO42- + 2OH-
4. 测定水纯度的方法与依据
交换柱的制备：
1. 交换柱下部空气的排出
取一离子交换柱，洗 净、检验是否漏水。
不漏水后，用电渗水漂 洗 2-3 次 ， 放 入 蒸 馏 水 1/3，排气泡。
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表1 各种水的电导率值
表2 自制水的水质检测结果
样品
电导率 （μs/cm）
离子 Ca2+
试剂
现象
自来水
Mg2+
电渗水
Cl-
自制水
SO42-
五、实验报告格式
一.实验目的 二.实验原理 三.仪器与试剂 四.实验步骤+ 现象
1、交换柱的准备及纯水的制取 2、水质检验 3、交换后的树脂放入回收桶中，待再生后可循环使用。
五.数据记录（两个表）与结果分析。 六.思考题 七.实验总结
分馏曲线
1. 可以知道混合物的比例或 某组分的含量。
2. 曲线越陡，说明分馏效率 越高，分离效果越好。
3. 可以判断各组分的沸点。
温度计读数
馏出液体积/mL