離子交換簡答題

A. 離子交換器的工作原理

工作原理就是離子的交換。
運行時：陽樹脂(H-R)+(M+)-->：(M-R)+(H+)
陰樹脂(OH-R)+(X-)-->：(X-R)+(OH-)
其中M+為金屬離子，X-為陰離子。
再生過程為其逆過程。
離子交換器的失效控制
離子交換除鹽水處理最簡單的流程為 陽床-陰床 組成的一級復床除鹽系統。有的一級復床除鹽系統採用單元制，即每套一級復床除鹽系統包括 陽床、（除碳器）、陰床各一台，在離子交換除鹽運行過程中，無論是陽床還是陰床先失效，都是同時再生；還有的一級復床除鹽系統採用母管制，即陽床與陽床或陰床與陰床是並聯運行的，哪一台交換器失效就再生哪一台。
1 檢測和控制原理
強酸性陽樹脂對水中各種陽離子的吸附順序為：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+. ；由此可知，水中金屬離子Na+被吸附的能力最弱，所以當離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移，H+.最後被其他陽離子置換下來，當保護層穿透時，首先泄漏的是最下層的Na+；因此監督陽離子交換器失效是以漏鈉為標準的；其反應方程為（A代表金屬陽離子,R為樹脂基團）：
An+ +nRH=RnA+n H+
HCO3- + H+ =H2O+CO2↑
強鹼性陰樹脂對水中各種陰離子的吸附順序為：SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可知，HSiO3-的吸附能力最弱，所以當離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移，OH-.被其他陰離子置換下來，當保護層穿透時，首先泄漏的是最下層的HSiO3-；因此監督陰離子交換器失效是以漏硅為標準的；其反應方程為（B代表酸根陰離子，R為樹脂基團）：
Bm- +mROH=RmB+mOH-
2 控制點和控制方法
由於母管制系統包含了單元制系統,而且它具有能充分使用樹脂、提高交換器的出水能力、降低酸鹼消耗等優點，我們在研究中主要討論以這種結構為基礎的離子交換除鹽水處理系統。
以成都生物製品研究所蛋白分離車間純水站為例，該系統為母管制水處理系統，系統的結構為：砂濾-活性炭過濾-粗濾-陽床- 一陰-二陰-混床-精濾-純水罐，系統產水能力為5 t/h，在系統的失效控制研究中，我們提出單元失效控制概念，也就是充分利用了母管制制水系統的優點對系統進行失效控制。
（1）RO對各有機溶質的去除率大於NF膜。（2）不同有機溶質的去除率不相同，有的甚至相差很大（例如，RO和NF膜對乙酸的吸光度去除率分別為95.34%、81.45%，而對苯胺的吸光度去除率則分別為61.50%、46.82%）。
3 出水水質
原水經一級復床除鹽後，電導率（25℃）低於10μS/cm，水中硅含量低於100μg/L。

B. 離子交換是什麼

離子交換法
一、前言
離子交換法(ion exchange process)是液相中的離子和固相中離子間所進行的的一種可逆性化學反應，當液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時，便會被離子交換固體吸附，為維持水溶液的電中性，所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中。

離子交換樹脂一般呈現多孔狀或顆粒狀，其大小約為0.1~1mm，其離子交換能力依其交換能力特徵可分：

1. 強酸型陽離子交換樹脂：主要含有強酸性的反應基如磺酸基（－SO3H），此離子交換樹脂可以交換所有的陽離子。

2. 弱酸型陽離子交換樹脂：具有較弱的反應基如羧基（－COOH基），此離子交換樹脂僅可交換弱鹼中的陽離子如Ca2+、Mg2+，對於強鹼中的離子如Ca2+、K+等無法進行交換。

3. 強鹼型陰離子交換樹脂：主要是含有較強的反應基如具有四面體銨鹽官能基之－N+(CH3)3，在氫氧形式下，－N+(CH3)3OH-中的氫氧離子可以迅速釋出，以進行交換，強鹼型陰離子交換樹脂可以和所有的陰離子進行交換去除。

4. 弱鹼型陰離子交換樹脂：具有較弱的反應基如氨基，僅能去除強酸中的陰離子如SO42-，Cl－或NO3－，對於HCO3－，CO32－或SiO42－則無法去除。

不論是離子交換樹脂或是沸石，都有其一定的可交換基濃度，稱為離子交換容量(ion exchange capacity)。對陽離子交換樹脂而言，大約在200~500meq/100g。因為陽離子交換為一化學反應，故必須遵守質量平衡定律。離子交換樹脂的一般方程式可以表示如下：
全文請看：
http://www.qlhw.cn/ShiYan/UploadFiles/200501/20050106235836920.doc

離子交換的基本知識
為了除去水中離子態雜質,現在採用得最普遍的方法是離子交換。這種方法可以將水中離子態雜質清除得以較徹底，因而能製得很純的水。所以，在熱力發電廠鍋爐用水的制備工藝中，它是一個必要的步驟。

離子交換處理，必須用一種稱做離子交換劑的物質（簡稱交換劑）來進行。這種物質遇水時，可以將其本身所具有的某種離子和水中同符號的離子相互交換，離子交換劑的種類很多，有天然和人造、有機和無機、陽離子型和陰離子型等之分，大概情況如表所示。此外，按結構特徵來分，還有大孔型和凝膠型等。
全文請看：
http://www.qlhw.cn/ShiYan/UploadFiles/200501/20050107000541376.doc

C. 什麼是離子交換系統

離子交換器是利用陰、陽離子交換樹脂的交換吸附性能，去除水版中的各種陰、陽離子，達權到脫鹽的目的。離子交換器按單台設備分類有陽床、陰床、混床，在水處理應用中，以多種組合形式組成多種除鹽系統，以達到設計要求。離子交換器是制備高純水的必備設備，廣泛應用於醫葯、化工、電子、電鍍、鍋爐等領域，與反滲透、電滲析組合處理後的水質電阻率可達到1～18M
.CM。電除離子系統（EDI）
EDI（Electrodeionization）技術將電滲析技術和離子交換技術有機地結合在一起，可有效地去除水中微量的電解質離子雜質，連續24小時製取高品質純水，具有安裝簡單、作維護方便、無需酸鹼再生、不污染環境等優點。
工作原理EDI膜堆是由夾在兩個電極之間一定對數的單元組成。在每個單元內有兩類不同的室：待除鹽的淡水室和收集所除去雜質離子的濃水室。淡水室中用混勻的陽、陰離子交換樹脂填滿，這些樹脂位於兩個膜之間：只允許陽離子透過的陽離子交換膜及只允許陰離子透過的陰離子交換膜。
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D. 什麼叫陽離子交換什麼叫陰離子交換

、離子交換樹脂的組成
離子交換樹脂是一類帶有功能基的網狀結構專高分子化合物，其結構由三部分組成屬：不溶性的三維空間網狀骨架，連接在骨架上的功能基團和功能基團所帶的相反電荷的可交換離子。
陽離子交換樹脂：骨架上結合有磺酸基(-SO3H)（強酸性陽離子交換樹脂）或羧酸基(-COOH)(弱酸性陽離子交換樹脂）。
陰離子交換樹脂：骨架上結合有季銨基(強鹼性陰離子交換樹脂)，伯胺基、仲胺基、叔胺基（弱鹼性陰離子交換樹脂）。
二、離子交換樹脂的分類
按骨架結構不同：凝膠型(干態無孔，吸水後產生微孔)和大孔型(樹脂內部無論干、濕或收縮、溶脹都存在著比凝膠型樹脂更大、更多的孔)。
根據所帶的功能基團的特性：陽離子交換樹脂（帶酸性功能基，能與陽離子進行交換）、陰離子交換樹脂（帶鹼性功能基，能與陰離子進行交換）和其它樹脂。

E. 什麼是離子交換法，它有哪些用途

離子交換系統又叫除鹽系統，看名字就知道幹嘛用的。
離子交換器分陰離子交換器、專陽離子屬交換器、混合離子交換器，俗稱陰床、陽床、混床。
前倆個組一起就是最簡單的一級除鹽系統，陽床可以單獨使用作軟水器（去除鈣鎂等硬度離子），混床一般制高純水才會用。
現在離子交換法用的比以前少了，大多新建的制水系統都用膜法處理（超濾膜、反滲透膜、脫氣膜、EDI），佔地和維護優勢大得多，也有膜和混床一起用的系統。

總得來說，離子交換法主要用來去除水中離子，得到純度更高的水。也有一些實驗室用的離子交換萃取還是神馬的，那個不懂了╮(╯▽╰)╭

F. 什麼是離子交換過程,影響離子交換過程的因素有哪些

離子交換是藉助於固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進行交換,以達到提取或去除溶液中某些離子的目的.它是一種屬於傳質分離過程的單元操作.
離子交換法
一、前言
離子交換法(ion exchange process)是液相中的離子和固相中離子間所進行的的一種可逆性化學反應,當液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時,便會被離子交換固體吸附,為維持水溶液的電中性,所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中.
離子交換樹脂一般呈現多孔狀或顆粒狀,其大小約為0.1mm,其離子交換能力依其交換能力特徵可分：
1.
強酸型陽離子交換樹脂：主要含有強酸性的反應基如磺酸基（－SO3H）,此離子交換樹脂可以交換所有的陽離子.
2.
弱酸型陽離子交換樹脂：具有較弱的反應基如羧基（－COOH基）,此離子交換樹脂僅可交換弱鹼中的陽離子如Ca2+、Mg2+,對於強鹼中的離子如Ca2+、K+等無法進行交換.
3.
強鹼型陰離子交換樹脂：主要是含有較強的反應基如具有四面體銨鹽官能基之－N+(CH3)3,在氫氧形式下,－N+(CH3)3OH-中的氫氧離子可以迅速釋出,以進行交換,強鹼型陰離子交換樹脂可以和所有的陰離子進行交換去除.
4.
弱鹼型陰離子交換樹脂：具有較弱的反應基如氨基,僅能去除強酸中的陰離子如SO42-,Cl－或NO3－,對於HCO3－,CO32－或SiO42－則無法去除.
不論是離子交換樹脂或是沸石,都有其一定的可交換基濃度,稱為離子交換容量(ion exchange capacity).對陽離子交換樹脂而言,大約在200~500meq/100g.因為陽離子交換為一化學反應,故必須遵守質量平衡定律.離子交換樹脂的一般方程式可以表示如下：
全文請看：
離子交換的基本知識
為了除去水中離子態雜質,現在採用得最普遍的方法是離子交換.這種方法可以將水中離子態雜質清除得以較徹底,因而能製得很純的水.所以,在熱力發電廠鍋爐用水的制備工藝中,它是一個必要的步驟.
離子交換處理,必須用一種稱做離子交換劑的物質（簡稱交換劑）來進行.這種物質遇水時,可以將其本身所具有的某種離子和水中同符號的離子相互交換,離子交換劑的種類很多,有天然和人造、有機和無機、陽離子型和陰離子型等之分,大概情況如表所示.此外,按結構特徵來分,還有大孔型和凝膠型等.
全文請看：

G. 離子交換法的發展歷程

因為超濾膜反滲透膜的飛速發展，離子交換法在很多領域正逐步退出市場。
特別在處理水版量較大的行業，如權電廠、水廠等，因為膜法處理佔地面積小（就目前見過的，同等產水佔地至少小一半），維護簡便，
因此即使初期投資比離子交換法大，很多新建水處理項目還是採用膜法處理。

但是離子交換法有些技術還不是膜法能達到，其出水較混床純度低，因此需要製取高純水等級的
經常採用膜法+離子交換混合使用，或者加用EDI。離子交換還有些設備暫時沒有其他可以替代，例如高速混床。

離子交換的發展方向就是樹脂交換速度更快，結構更穩定耐用。交換容量更大這些方面了。

說實話我不看好離子交換的未來，我就是學這個，畢業也在電廠用過離子交換和膜法，膜法優勢實在太大，佔地小、維護簡單、維護一般不涉及酸鹼（化學清洗除外）。只有混床是好東西，膜法要達到同樣效果只有用EDI，那投資和運行成本比混床高，雖然佔地、維護還是劣勢，但費用比混床高多了。

以上就是我了解的離子交換法在水處理行業的境遇，至於其他離子交換法法用途，例如層析、萃取等實驗室用途，不了解╮(╯▽╰)╭

看樹脂種類，發展歷史，你可以找找美國羅門哈斯樹脂，那是全球最大樹脂供應商，品質也是最好那批。

H. 詢問離子通道、離子交換、離子泵的區別的通俗解釋

離子通道就是一個簡單的蛋白通道,不結合ATP,離子沿通道順濃度差跨膜.常見的有Na離子專通道和K離子通道（動作電位）屬.
離子交換,我知道的只有一個Na-K-ATP酶.顧名思義,這個蛋白結合ATP.離子逆濃度差跨膜（靜息電位的產生）,過程中消耗ATP改變酶構象以結合Na或K.
離子泵,我也只知道一個,就是H-ATP酶.這個酶是高等生物形成ATP的最主要手段.膜外高濃度的H離子順濃度差進入細胞（線粒體）,同時酶利用這種勢能從ADP及Pi合成ATP.（如果細胞（線粒體）內H離子濃度過高,此酶還可以利用ATP將H離子排出）.

I. 離子交換柱的工作原理是什麼

離子復交換柱的原理制

採用離子交換方法，可以把水中呈離子態的陽、陰離子去除，以氯化鈉（NaCl）代表水中無機鹽類，水質除鹽的基本反應可以用下列方程式表達：

1、陽離子交換樹脂：R—H+Na+→R-Na+H+

2、陰離子交換樹脂：R—OH+CL-→R-CL+OH+

陽、陰離子交換樹脂總的反應式即可寫成：

RH+ROH+NaCL—RNa+RCL+H2O

由此可看出，水中的Nacl已分別被樹脂上的H+和OH-所取代，而反應生成物只有H2O，故達到了去除水中鹽的作用。

3、混合離子交換柱（混床）：混床是裝陽、陰樹脂按一定比例（一般為1:2,以便陽、陰樹脂同時達到交換終點而同時再生）裝入混合柱而成，實際上它組合成了水中的H+和OH-立即生成電離度很小的水分子（H2O）,幾乎不存在陽床或陰床交換時產生的逆交換現象，故可以使交換反應進行得十分徹底，因而混合床的出水水質優於陽、陰床串聯組成的復床所能達到的水質，能製取純度相當高的成品水。