离子交换软化实验报告材料
离子交换实验
图 9-2 不同清洗历时与出水硬度、硬度去除率的变化曲线
如图 9-2 所示，为不同清洗历时与出水硬度、硬度去除率的变化曲线。由该 图结合表 9-1 可以看出，清洗开始阶段出水的硬度为8.509 mg⁄L CaCO3，随着清 洗历时 的不 同延长 出水 硬度不 断下 降， 直至第 10 min 时 期出 水硬 度降至 4.505 mg⁄L CaCO3，对应的树脂离子交换性能提升了 47.1%。此时，出水已经达 到要求，故而停止清洗。
①本实验用于离子交换的原水和反冲洗水均为自来水，其硬度是一样的。由 于反冲洗与软化的水流方向是相反的，而反冲洗结束时仍会有部分自来水吸附在 树脂层中，因此在软化原水的初始阶段这部分反冲洗残留液会被软化出水带走， 从而增加软化出水的硬度；而当软化时间比较长时，反冲洗残留液基本已经被冲 洗干净，因此软化出水几乎不再受残留液的影响，故而出水硬度比初始阶段下降。
⑶再生液浓度过低时，不利于交换出树脂吸附的钙、镁杂质离子，也会加大 再生剂的用量，导致不必要的浪费。
3、做完本实验感到有什么不足？有何进一步设想？ 答：做完本实验后，确实发现有若干不足并针对提出了改进的设想，如下所
示：
①原水硬度太低，可适当人为地添加钙镁离子，从而提高实验的准确度； ②反冲洗水改用蒸馏水或去离子水，延长离子交换树脂的使用周期； ③离子交换树脂柱出水端控制阀门改用比较灵活的水阀，不然很难控制进出 水平衡； ④购置多几台离子交换树脂实验平台，减少人员拥挤程度；另外，也可以在 在空间上实现运行流速与出水硬度关系的实验操作，而不是采用在时间上连续进 行，从而提高实验准确度。
反洗时间/(min) 15
表 9-4 再生记录
再生一次所需实验量 再生一次所需浓度
再生流速/(m/h)
试验三离子交换软化-安徽建筑大学
二、原理
快滤池滤料层能截留粒径远比滤料孔隙小的水中杂质，主 要通过接触絮凝作用，其次为筛滤作用和沉淀作用，当过 滤水头损失达到最大允许水头损失时，滤池需进行冲洗。 为了保证滤后水质和过滤流速，当过滤一段时间后需要进 行反冲洗，使滤层在短时间内恢复截污能力。反冲洗的方 式多种多样，但其原理是一样的。反冲洗开始时承托层、 滤料层未完全膨胀，相当于滤池处于反向过滤状态。当反 冲洗速度增大后，滤料层完全膨胀，处于流态化状态。根 据滤料层膨胀前后的厚度便可求出膨胀率： L L0 e 100% L0
2. 反冲洗过程
将测量结果填入下表
五、注意事项
1. 反冲洗滤柱中的滤料时，不要使进水阀门 开启过大，应缓慢打开以防滤料冲出柱外。 2. 反冲洗时，为了准确地量出沙层的厚度， 一定要在沙面稳定后再测量。
六、成果整理
1. 过滤过程 1）将过滤时所测流量、测压管水头损失填 入下表； 2）根据表中数据绘出流速v与水头损失h的 关系曲线； 3）绘制流速与出水浊度关系图。
7. 打开1、2、5、10、8、12、14阀门，将蠕动泵 进水口投入进水池，保持蠕动泵转速20rpm不变 淋洗阴床15min。调节蠕动泵转速到120rpm，测 14﹟阀门出水，直到出水电导率小于200μS/cm。 8. 开始除盐实验。保持阀门开启顺序不变，调整蠕 动泵转速分别为70、 90rpm，每种转速运行5分 钟，测14﹟阀出水电导率及pH。 9. 结束实验。 注意：步骤6、7之间由于管路内有碱液，应打开 阀门1、3、6用原水清洗管路。
5. 悬浮物测定方法： 1将定量滤纸置于称量瓶内烘至恒重W1； 2将抽滤水样后滤纸放入称量瓶中，烘至恒重W2；3悬浮 物浓度
C W W2 W1 V V
布氏漏斗
水的软化实验报告
水的软化实验报告实验分析1.加热软化实验：从本次实验结果来看，加热20min之后，水的硬度较大程度降低，继续加热，处理效果甚微。
2.离子交换软化实验：理论上，在树脂达到交换饱和之前，出水硬度应随着处理时间增大而缓慢增大，而实验结果却与之相反。
分析原因如下：实验之初，未调整好自来水流速，流速过高。
在交换过程中，离子进行扩散-交换-扩散系列步骤，所以，一般情况下，交换液流速大，在树脂层的停留时间缩短，未与树脂充分接触交换，水中的部分钙、镁离子未来得及交换就随出水流出。
当流速调整适当后，树脂与自来水逐渐充分接触，因此，出水硬度也逐渐下降。
在60min时，出水硬度开始上升，表示树脂交换已基本达到饱和，此时处理总水量为322mL。
3.误差分析：（1）本次实验滴定所用的EDTA体积都比较小，对操作技术和仪器质量都要求极高，滴定终点的判断准确度、滴定时读数有微小偏差、滴定管有微量漏液都会对实验结果造成较大影响。
（2）未保证整个实验过程的水流速相同，影响出水硬度。
4.结合实验与所学知识，总结出影响离子交换容量的因素有：（1）流速：流速越大，在树脂层停留时间越短，未充分接触交换，树脂利用率降低；而过小的流速会造成原水只与树脂表面离子进行交换，水不能进入树脂内部（树脂表面通常仅提供20%的交换容量，树脂内部结构能提供80%交换容量）（2）水与树脂的接触时间：接触时间越长，交换越充分，相对单位树脂产水能力下降。
（3）树脂层的高度：离子交换柱树脂层高度越低，流速对其交换能力的影响就越大，当树脂层达到一定高度时，流速对其交换能力的影响可降到比较低的程度。
（4）温度：水温增加能加快内扩散，提高交换能力。
（5）树脂类型：不同树脂交联度等不同，交换能力不同。
5.实验结论：加热法和离子交换法均能使水的硬度降低。
相比而言，离子交换法对水的软化效果更好。
离子交换实验报告
离子交换实验报告
离子交换是一种常见的化学反应，通过在水溶液中调整离子的平衡来达到特定的化学目的。
本次实验旨在探究离子交换在实际应用中的效果和原理。
实验过程：
首先，准备一定量的离子交换树脂样品，并将其置于一容器中。
然后，向容器中加入需处理的水溶液，在一定时间内让离子交换树脂与水溶液充分接触并发生离子交换反应。
接着，将树脂取出，通过洗涤等步骤使其与溶液中吸附的离子彻底分离。
最后，将处理后的水溶液进行检测，比较处理前后的离子浓度变化，以验证离子交换的效果。
实验结果：
经过实验处理后，我们观察到水溶液中特定离子的浓度发生了显著变化。
通过测量和分析处理前后的离子浓度，我们得出了离子交换树脂对水溶液的离子平衡的调整效果。
实验结果表明，离子交换有效地去除了水溶液中的目标离子，并使水质得到提升。
实验结论：
离子交换是一种有效的水处理方法，可以通过调整离子平衡来改善水质。
在实际应用中，离子交换广泛用于工业生产、饮用水处理和环境保护等领域。
通过本次实验，我们更深入地了解了离子交换的原理和应用，为今后的相关研究和工作提供了参考和指导。
结语：
离子交换是一项重要的化学实验技术，具有广泛的应用前景和社会
价值。
通过不断深入研究和实践，我们可以进一步提升离子交换技术
的效率和绿色发展水平，推动离子交换技术在更多领域的应用和推广。
愿离子交换技术为我们的生活和环境带来更多的益处！。
离子交换实验报告
一、实验目的1. 了解离子交换树脂的基本性质和作用原理。
2. 掌握离子交换实验的基本操作方法。
3. 学习如何通过离子交换法制备高纯度水。
4. 分析实验结果，探讨影响离子交换效果的因素。
二、实验原理离子交换是一种利用离子交换树脂对溶液中离子进行选择性吸附和交换的过程。
实验中，通常采用强酸或强碱型离子交换树脂，通过交换树脂中的离子与溶液中的离子进行交换，从而实现溶液中离子的去除或浓缩。
三、实验材料与仪器1. 材料：- 离子交换树脂（强酸型、强碱型）- 待处理水样（含杂质）- 蒸馏水- 盐酸- 氢氧化钠- 硝酸银溶液- 硫氰酸钾溶液- 实验试剂及器皿2. 仪器：- 离子交换柱- 集气瓶- 电子天平- 移液管- 滴定管- 烧杯- 试管- 酸式滴定管- 碱式滴定管四、实验步骤1. 准备工作：- 将离子交换树脂浸泡在蒸馏水中，去除树脂中的杂质。
- 将处理后的树脂装入离子交换柱，注意柱内树脂填充均匀。
2. 样品处理：- 将待处理水样用移液管移入烧杯中，加入适量的盐酸和氢氧化钠，调节pH值至6.5-7.0。
3. 离子交换：- 将调节好pH值的水样缓慢加入离子交换柱，待流出液充分排出后，关闭阀门。
- 用蒸馏水冲洗离子交换柱，直至流出液清澈。
4. 检验：- 取少量流出液，加入硝酸银溶液，观察是否有沉淀生成，以判断水样中的氯离子是否被去除。
- 取少量流出液，加入硫氰酸钾溶液，观察是否有颜色变化，以判断水样中的铁离子是否被去除。
5. 数据处理：- 记录实验过程中各步骤的流出液体积，计算离子交换效率。
五、实验结果与分析1. 实验结果显示，经过离子交换处理后，水样中的氯离子和铁离子浓度显著降低，说明离子交换树脂对这两种离子具有较好的去除效果。
2. 影响离子交换效果的因素：- 树脂的离子交换容量：离子交换容量越大，去除效果越好。
- 样品的pH值：pH值过高或过低都会影响树脂的交换能力。
- 样品的流速：流速过快会导致交换不充分，流速过慢则会导致树脂堵塞。
离子交换法实验报告
离子交换法实验报告离子交换法实验报告引言：离子交换法是一种常用的分离和纯化技术，广泛应用于水处理、化学分析、生物制药等领域。
本实验旨在通过离子交换法，探究不同离子交换树脂对溶液中离子的吸附和解吸性能。
实验方法：1. 实验材料和设备：- 离子交换树脂：选择合适的离子交换树脂，如强酸性树脂、弱酸性树脂、强碱性树脂等。
- 溶液：准备含有不同离子的溶液，如NaCl溶液、CaCl2溶液等。
- 离子交换柱：用于装填离子交换树脂，实现离子交换过程。
- 实验仪器：pH计、离子计等。
2. 实验步骤：a. 准备工作：将离子交换树脂充分膨胀，并用去离子水洗涤，以去除杂质。
b. 样品制备：按照实验要求，制备不同浓度和组分的溶液样品。
c. 离子交换：将样品通过离子交换柱，使溶液中的离子与离子交换树脂发生吸附和解吸作用。
d. 分析测定：采用适当的分析方法，如pH计、离子计等，对吸附和解吸后的样品进行测定。
实验结果与讨论：1. 不同离子交换树脂对离子的选择性：实验结果显示，强酸性树脂对酸性离子具有较高的选择性，而强碱性树脂则对碱性离子具有较高的选择性。
这是因为离子交换树脂的功能基团与离子之间的亲和力不同所致。
此外，弱酸性树脂具有一定的选择性，可同时吸附酸性和碱性离子。
2. 离子交换过程中的影响因素：a. pH值：离子交换树脂的选择性受pH值影响较大。
在不同pH条件下，离子交换树脂的功能基团带电性质发生变化，从而影响离子的吸附和解吸。
b. 流速：流速的增加会降低离子交换树脂对离子的吸附效率，因为较快的流速会减少离子与树脂之间的接触时间。
c. 离子浓度：离子浓度的增加会增加离子交换树脂的吸附量，但过高的离子浓度可能导致饱和，使树脂失去吸附能力。
结论：离子交换法是一种有效的分离和纯化技术，通过选择合适的离子交换树脂，可以实现对溶液中离子的选择性吸附和解吸。
实验结果表明，离子交换树脂的选择性与功能基团的性质、溶液的pH值、流速和离子浓度等因素密切相关。
离子交换软化实验报告
离⼦交换软化实验报告1实验⽬的(1)熟悉顺流再⽣固定床运⾏操作过程；(2)加深对钠离⼦交换基本理论的理解。
2实验原理当含有钙离⼦或镁离⼦是造成⽔硬度的主为成分。
当含有钙离⼦或镁离⼦的⽔通过装有阳离⼦交换树脂的交换器时，⽔中的Ca2+及Mg2+便与树脂中的可交换离⼦（钠型树脂中的Na+,氢型树脂中的H+）交换，使⽔中的Ca2+和Mg2+含量降低或基本上全部去除，这个过程叫做离⼦交换树脂对⽔的软化。
钠离⼦交换⽤⾷盐（NaCl）再⽣，氢离⼦交换⽤盐酸或硫酸再⽣。
基本反应式如下:（1）钠离⼦交换软化再⽣（2）氢离⼦交换交换再⽣钠离⼦交换的最⼤优点是不出酸性⽔，但不能脱碱；氢离⼦交换能去除碱度，但出酸性⽔。
本实验采⽤钠离⼦交换。
3实验内容3.1实验设备与试剂表3-1 实验中所⽤试剂及说明仪器（试剂）数量或说明软化装置 1 套100 mL量筒 1 个秒表 1 块2000 mm钢卷尺 1 个测硬度所需⽤品若⼲⾷盐1000 g3.2实验装置实验装置如图3-1所⽰。
图 3-1 离⼦树脂交换装置1—软化柱；2—阳离⼦交换树脂；3—转⼦流量计；4—软化⽔箱；5—定量投再⽣液瓶；6—反洗进⽔管；7—反洗排⽔管；8—清洗排⽔管；9—排⽓管3.3实验步骤(1)熟悉实验装置，搞清楚每条管路、每个阀门的作⽤；(2)测原⽔硬度，测量交换柱内径及树脂层⾼度；⽤100 mL吸管移取三份⽔样，分别加 5mL NH3-NH4Cl缓冲溶液，2~3滴铬⿊T 指⽰剂，⽤ EDTA 标准溶液滴定，溶液由酒红⾊变为纯蓝⾊即为终点。
(3)将交换柱内树脂反洗数分钟，反洗流速采⽤15 m/h，以去除树脂层的⽓泡；(4)软化：运⾏流速采⽤15 m/h，每隔10 min测⼀次⽔硬度，测两次并进⾏⽐较；(5)改变运⾏流速：流速分别取20、25、30 m/h，每个流速下运⾏5 min，测出⽔硬度；(6)反洗：冲洗⽔⽤⾃来⽔，反洗结束将⽔放到⽔⾯⾼于树脂表⾯10 cm左右。
离子交换软化实验
8、清洗完毕结束实验，交换柱内树脂应浸泡在水中。
9、测水样总硬度
以上所测数据分别记录与基本数据记录表和软化与除盐实验记录表中
五、实验数据记录与处理
原水样消耗EDTA的体积三个平行样V1=5.1mlV2=4.9mlV3=5.00ml
软化
t/min
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
80l/h
v/ml
0.00
0.00
0.40
0.60
0.80
0.20
1.70
1.70
2.60
2.60
3.00
4.00
5.00
六、注意事项
三、实验设备及材料
离子软化与除盐实验装置、量筒（100ml、10ml各1个）、滴定管、架（50ml酸式、50ml碱式各2个）、烧杯（500ml、50ml各1个）、三角烧瓶（250ml，2个）、容量瓶（500ml、50ml）各1个、移液管（50ml、25ml各1支）、干燥皿（1个）、EDTA标准溶液（0.02mol/L）、铬黑T指示剂、pH=10缓冲溶液、（NH）HCl标准溶液（0.1mol/L）、酚酞指示剂、（1%）甲基橙指示剂（0溶液再生。
（1）氢离子交换（阴离子型）:
交换过程：RH+HCl=RNa+H2O
再生过程：2R+2HCL=2RH+Na2Cl2
H2SO4 SO4
(2)氢氧根离子交换（阴离子型）
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1套 1个 1块 1个 若干
食盐
1000 g
3.2 实验装置 实验装置如图 3-1 所示。
图 3-1 离子树脂交换装置
1—软化柱；2—阳离子交换树脂；3—转子流量计；4—软化水箱；5—定量投再生液瓶； 6—反洗进水管；7—反洗排水管；8—清洗排水管；9—排气管
3.3 实验步骤
(1) 熟悉实验装置，搞清楚每条管路、每个阀门的作用； (2) 测原水硬度，测量交换柱径及树脂层高度；
量/kg
再生液/L
1
10
再生流速 /(m/h)
15
再生流量 /(mL/s)
14.43
清洗流速 /(m/h)
15
清洗流量 (L/h)
14.4
表 4-5 清洗记录
清洗历时 /min
滴定体积 V/mL
5
1.07
10
0.40
15
0.45
出水硬度(以 CaCO3 计)/(mg/L)
10.7 4.0 4.5
注： ①EDTA 二钠的浓度为 C=10mmol/L ②实验中，每改变一次流速，都是等待水流稳定后才开始计时。 ③出水硬度 = C(EDTA 二钠) * V(滴定体积) *M(CaCO3) / V’(水样体积)
曲线如图 5-1 所示。
图 5-1 运行流速与出水硬度关系曲线 由上图可看出，不同流速下，出水硬度均低于 5 mg/L，说明离子交换软化效 果良好。此外，随着运行流速的增大，出水硬度逐渐降低。 交换液的流速实际上反映了达到反应平衡的时间，在交换过程中，离子进行 扩散-交换-扩散一系列步骤，运行流速对这一系列步骤起着重要的影响作用。一 般，交换液流速大，在树脂层的停留时间缩短，离子的透析量高，水中的部分钙、 镁离子未来得及交换而通过树脂层流失的量增多。因而，理论上出水硬度应随着 运行流速的增大而减少，然而实验结果却与理论现象截然相反，对出现此异常现 象的可能原因作出分析如下： （1）一般，反洗之后树脂床应该被静置，然后由其自身的重力使之压实（静 置时间约 5mins）而形成均匀的树脂床结构。实验中反洗过后没有经过充分静置 即开始进行离子交换软化实验，这可能导致树脂层颗粒堆积不够密实，树脂颗粒 间存在较大缝隙。在软化初始阶段，部分原水可能未与树脂充分接触便直接通过 缝隙流出，从而导致出水硬度偏高；随着软化的进行、运行流速的增大，树脂层 逐渐被压实，树脂颗粒间缝隙减小，原水与树脂充分接触，离子交换的进行比之 前更加充分，故而出水硬度逐渐降低。 （2）过小的流速会造成原水只与树脂表面离子进行交换，水不能进入树脂部。
树脂表面通常仅提供 20%的交换容量，树脂里面能提供 80%交换容量。在实验条 件下，可能由于 15m/L 的初始流速偏小，软化最开始时原水只树脂表面离子进行 交换，从而导致初始时出水硬度偏高。 5.2 绘制不同清洗历时与出水硬度关系的变化曲线
4 数据记录与整理
表 4-1 原水硬度及实验装置有关数据
原水硬度(以 CaCO3 计)/(mg/L) 交换柱径/cm 树脂层高度/cm 树脂名称及型号
103.8பைடு நூலகம்
35
60
钠型树脂
运行流速 /(m/h) 15 15 20 25 30
运行流量 (L/h) 14.4 14.4 19.2 24.1 28.9
表 4-2 交换实验记录
钠离子交换 NaCl 耗量（100~120g/mol）以及食盐 NaCl 含量（海盐 NaCl 含 量≥80～93%），计算再生一次所需食盐量。配制浓度 10%的食盐再生液； (8) 再生：再生流速采用 3~5m/h。调节定量投再生液瓶出水阀门开启度大小以控 制再生流速。再生液用毕时，将树脂在盐液中浸泡数分钟； (9) 清洗：清洗流速采用 15 m/h，每 5 min 测一次出水硬度，有条件时还可测氯 根，直至出水水质合乎要求为止。清洗时间约需 50 min； (10) 清洗完毕结束实验，交换柱树脂应浸泡在水中。
1 实验目的
(1) 熟悉顺流再生固定床运行操作过程； (2) 加深对钠离子交换基本理论的理解。
2 实验原理
当含有钙离子或镁离子是造成水硬度的主为成分。当含有钙离子或镁离子的 水通过装有阳离子交换树脂的交换器时，水中的 Ca2+及 Mg2+便与树脂中的可交换 离子（钠型树脂中的 Na+,氢型树脂中的 H+）交换，使水中的 Ca2+和 Mg2+含量降 低或基本上全部去除，这个过程叫做离子交换树脂对水的软化。钠离子交换用食 盐（NaCl）再生，氢离子交换用盐酸或硫酸再生。基本反应式如下:
用 100 mL 吸管移取三份水样，分别加 5mL NH3-NH4Cl 缓冲溶液，2~3 滴铬 黑 T 指示剂，用 EDTA 标准溶液滴定，溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点。 (3) 将交换柱树脂反洗数分钟，反洗流速采用 15 m/h，以去除树脂层的气泡； (4) 软化：运行流速采用 15 m/h，每隔 10 min 测一次水硬度，测两次并进行比较； (5) 改变运行流速：流速分别取 20、25、30 m/h，每个流速下运行 5 min，测出水 硬度； (6) 反洗：冲洗水用自来水，反洗结束将水放到水面高于树脂表面 10 cm 左右。 (7) 根据软化装置再生钠离子工作交换容量（mol/L），树脂体积（L），顺流再生
（1）钠离子交换 软化
再生
（2）氢离子交换 交换
再生
钠离子交换的最大优点是不出酸性水，但不能脱碱；氢离子交换能去除碱度， 但出酸性水。本实验采用钠离子交换。
3 实验容
3.1 实验设备与试剂
表 3-1 实验中所用试剂及说明
仪器（试剂）
数量或说明
软化装置 100 mL 量筒
秒表 2000 mm 钢卷尺 测硬度所需用品
5 数据处理与分析
5.1 绘制不同运行流速与出水硬度关系的变化曲线
5.1.1 计算 15 m/L 时的平均出水硬度 平均出水硬度
相对偏差
故运行流速为 15 m/L 时，实验测量符合测量要求，测量结果可运用于理论分析。
5.1.2 绘制变化曲线 以离子交换的运行流速为横坐标、出水硬度为纵坐标，绘制两者之间的关系
运行时间 /min
滴定体积 V/mL
10
0.45
10
0.41
5
0.35
5
0.21
5
0.18
出水硬度(以 CaCO3 计)/(mg/L) 4.5 4.1 3.5 2.1 1.8
反洗流速/(m/h) 15
表 4-3 反洗记录 反洗流量/(L/h)
14.4
反洗时间/min 10
表 4-4 再生记录
再生一次所需食盐 再生一次所需浓度 10%的食盐