离子交换法制备纯水
【精品】离子交换法制备纯水
【精品】离子交换法制备纯水离子交换法是一种化学反应技术，它利用各种树脂材料，将水中的离子与其它大分子物质进行吸附、替换、洗脱等作用，从而达到提纯、除去有害离子、软化水质等目的。
该法广泛应用于水处理、制药、化工、生物工程等领域中。
制备纯水是离子交换法的主要应用之一。
纯水是指不含任何杂质和离子的水，其电阻率高达18.2MΩ.cm以上。
纯水广泛应用于实验、医疗、半导体、电子、食品等众多领域，是很多实验和工艺的基础物质。
离子交换制备纯水的主要步骤如下：一、去除杂质首先将原水经过过滤、澄清等的预处理，去除较大颗粒物和胶体物质，以减少对交换树脂的影响。
然后将预处理后的水缓慢地流过阴离子交换树脂，该树脂上有交换位点吸附住原水中的阴离子，如氯离子、硫酸根离子等，同时释放出等量的OH-离子，树脂上的OH-离子与水中的H+离子中和，从而保持物质平衡。
经过一定的时间，靠树脂上的交换位点，水中的阴离子都被吸附下来，此时，用恢复饱和的水来冲洗树脂，以去除被吸附的离子，得到更为纯净的水。
二、软化处理三、混床离子交换混床离子交换是将阴离子交换树脂和阳离子交换树脂组合使用，能有效去除水中大部分的离子，得到纯水。
混床交换树脂是将阴离子交换树脂和阳离子交换树脂按一定的比例混合在一起，形成一定厚度的反应层。
当水流经反应层时，阳离子和阴离子在不同的交换位点上同时吸附下来，此时，用恢复饱和的水交替冲洗树脂，以去除被吸附的离子，最终得到更为纯净的水。
离子交换法虽然能够达到制备纯水的目的，但在长期使用过程中也存在一些问题，如交换树脂的寿命有限，需要定期更换、再生；对水温、pH等条件要求较为苛刻等。
因此，在考虑制备纯水时，必须充分了解其工作原理和特点，根据实际需要选择合适的水处理方法。
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。
离子交换法制备纯水
温度计读数
馏出液体积/mL
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
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。
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-SO3- Na+ + H+
R≡N+OH- + Cl2R-SO3-H+ + Ca2+ 2R≡N+OH- + 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。
R≡N+Cl- + OH(R-SO3-)2 Ca2+ + 2 H+ (R≡N+)2SO42- + 2OH-
离子交换法制备纯化水的原理
离子交换法制备纯化水的原理1. 嘿，你知道离子交换法制备纯化水是咋回事吗？就好比一场奇妙的“离子大挪移”！比如说，水里有各种杂质离子，就像一群调皮捣蛋的小家伙，而离子交换树脂就是神奇的魔法道具，能把这些小家伙给抓住替换掉，让水变得纯净无比呢！2. 离子交换法制备纯化水的原理很有趣哦！可以想象成一场离子的“选美比赛”呀！好的离子被留下来，不好的就被淘汰出局啦。
就像在一个大舞台上，只有最合适的才能留下来，水也就纯化啦！比如在实验室里，我们就常用这种方法得到超纯净的水哦！3. 哇塞，离子交换法制备纯化水，这可真是个神奇的过程！就好像是一个精准的筛选机器，把杂质离子一个一个地挑出来。
比如在工业生产中，用这个方法就能得到高质量的纯化水，多厉害呀！4. 离子交换法制备纯化水的原理呀，你想想看，不就像是一个超级厉害的过滤网嘛！把不好的都拦住，只让纯净的通过。
就好比我们过滤咖啡渣一样，留下的就是美味的咖啡啦！在水处理中，这可是非常重要的一步呢！5. 嘿呀，离子交换法制备纯化水的原理，其实就是一场离子的“乾坤大挪移”呀！那些杂质离子乖乖地被换走啦。
就像我们整理房间一样，把不需要的东西清理出去，留下整洁干净的空间。
在纯化水的过程中，不就是这样让水变纯净的嘛！6. 离子交换法制备纯化水，这可是个超酷的过程哦！可以把它想象成一场离子的“变形记”，从乱七八糟变得整整齐齐。
比如在制药行业，纯化水可是关乎药品质量的重要一环呢，离子交换法就大显身手啦！7. 哇哦，离子交换法制备纯化水的原理呀，就好像是一场离子的“冒险之旅”！杂质离子被送走，纯净离子留下来。
就跟我们玩游戏闯关一样刺激呢！在很多领域都离不开这个神奇的方法呀！8. 离子交换法制备纯化水，听着是不是很神奇？其实就是让离子们来一场“大换位”！把不好的换走，好的留下。
就像我们挑选水果，把坏的扔掉，留下好的一样。
在纯化水领域，这可是关键的一招呢！9. 哎呀呀，离子交换法制备纯化水的原理，简直就是一个魔法呀！让离子们乖乖听话，完成纯化的使命。
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。
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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
在一支长约30 cm，直径1 cm的交换柱内，下部放一团玻璃纤维，下部通过橡皮管与尖嘴玻璃管相连，用螺旋夹夹住橡皮管，将交换柱固定在铁架台上。
在柱中注入少量蒸馏水，排出管内玻璃毛和尖嘴中的空气，然后将已处理并混合好的树脂与水一起，从上端逐渐倾入柱中，树脂沿水下沉，这样不致带入气泡。
若水过满，可打开螺旋夹放水，当上部残留的水达1 cm时，在顶部也装入一小团玻璃纤维，防止注入溶液时将树脂冲起。
在整个操作过程中，树脂要一直保持为水覆盖。
如果树脂床中进入空气，会产生偏流使交换效率降低，若出现这种情况，可用玻棒搅动树脂层赶走气泡。
3．纯水制备
将自来水慢慢注入交换柱中，同时打开螺旋夹，使水成滴流出(流速1～2 d/s，等流过约10 mL 以后，截取流出液作水质检验，直至检验合格。
4．水质检验
化学检验
(1)检验Ca2+、Mg2+离子：分别取5mL交换水和自来水，各加入3～4d NH3–NH4Cl缓冲液及1d铬黑T指示剂，观察现象。
交换过的水呈蓝色，表示基本上不含Ca2+、Mg2+离子。
(2)检验Cl–离子：分别取5mL交换水和自来水，各加入1d 5 mol·L-1HNO3和1d 0.1 mol·L-1AgNO3溶液，观察现象。
交换水无白色沉淀。
四、思考题
(1)离子交换法制纯水的基本原理是什么？
(2)装柱时为何要赶净气泡？
(3)钠型阳离子交换树脂和氯型阴离子交换树脂为什么在使用前要分别用酸、碱处理，并洗至中性？。