离子交换法制备纯水钙试剂

1. 离子交换水处理工艺的处理方法是什么

离子交换水处理工艺定义就是离子交换法(ion exchange process)，是液相中的离子和固相中离子间所进行的一种可逆性化学反应，当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性，所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。

常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法。硬水软化主要是用在反渗透(RO)处理之前，先将水质硬度降低的一种前处理程序。软化机里面的球状树脂，以两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质。

原理：离子交换法是以圆球形树脂(离子交换树脂)过滤原水，水中的离子会与固定在树脂上的离子交换。常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法。硬水软化主要是用在反渗透(RO)处理之前，先将水质硬度降低的一种前处理程序。软化机里面的球状树脂，以两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质。

离子交换树脂利用氢离子交换阳离子，而以氢氧根离子交换阴离子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子交换树脂会以氢离子交换碰到的各种阳离子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同样的，以包含季铵盐的苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以氢氧根离子交换碰到的各种阴离子(如Cl-)。从阳离子交换树脂释出的氢离子与从阴离子交换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成纯水。

阴阳离子交换树脂可被分别包装在不同的离子交换床中，分成所谓的阴离子交换床和阳离子交换床。也可以将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂混在一起，置于同一个离子交换床中。不论是那一种形式，当树脂与水中带电荷的杂质交换完树脂上的氢离子及(或)氢氧根离子，就必须进行“再生”。再生的程序恰与纯化的程序相反，利用氢离子及氢氧根离子进行再生，交换附着在离子交换树脂上的杂质。

2. 离子交换法的纯化方法

若将离子交换法与其他纯化水质方法(例如反渗透法、过滤法和活性碳吸附内法)组合应用时，则离子交容换法在整个纯化系统中，将扮演非常重要的一个部分。离子交换法能有效的去除离子，却无法有效的去除大部分的有机物或微生物。而微生物可附着在树脂上，并以树脂作为培养基，使得微生物可快速生长并产生热源。因此，需配合其他的纯化方法设计使用。

3. 求离子交换法在净化水的应用的参考文献，数据和图，越多越好，很急，谢谢！

实验九 水的净化——离子交换法 ［实验目的］ 1. 了解离子交换法制备纯水的基本原理； 2. 掌握水质检验的原理和方法； 3. 学习电导率仪的使用； 4. 掌握离子交换树脂的操作方法。 ［实验原理］ 天然水的净化方法有：蒸馏法、电渗析法、离子交换法 离子交换法制备纯水是使自来水通过离子交换柱（内装离子交换树脂），除去杂质离子，达到净化的目的。 离子交换树脂是一种难溶性的高分子聚合物，对酸、碱及一般有机溶剂稳定。它具有网状骨架结构。在其骨架上含有许多可与溶液中的离子起交换作用的“活性基团”。根据 树脂可交换活性基团的不同，可将离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。阳离子交换树脂：是树脂中的活性基团可与溶液中的阳离子进行交换，如： - + - +
R－SO3 H
R－COO H
R 表示树脂中网状结构的骨架部分。 活性基团中含有H+，可与溶液中的阳离子交换的阳离子交换树脂称为酸性阳离子交 换树脂或H型阳离子交换树脂。按活性基团酸性强弱的不同，又分为强酸性、弱酸性离子交换树脂。例如R－SO3H为强酸性离子交换树脂（如国产“732” 树脂）；R－COOH为弱 酸性离子交换树脂（如国产“724” 树脂）。阴离子交换树脂：是树脂中的活性基团可与溶液中的阴离子进行交换，如：R－NH3+OH- R－N+(CH3)3|OH- 按活性基团碱性强弱的不同，又分为强碱性、弱碱性离子交换树脂。例如 R－N+ OH- (CH3)3为强碱性离子交换树脂（如国产“717” 树脂）；为R－NH3+OH-弱碱性 1
离子交换树脂（如国产“701” 树脂）。 当水流经过离子交换柱时，水中的Na+，Ca2+或Cl-，SO42-等离子与树脂上的活性基团 中的H+或OH-进行交换： R－SO3-H+ + Na+

4. 离子交换法制备纯水如何分离混合后的阴、阳离子交换脂

具体操作如下：
1. 将水液面放置树脂层上约500mm处，从交换柱进碱管，以3~4m/h的流速从上向下通入两倍树脂体积（阳阴树脂总树脂量）的约4%NaOH溶液，此时排出废液pH大于14，然后用交换柱内的氢氧化钠溶液浸泡4~8h。
2. 碱浸泡时，每1小时用压缩空气搅拌10~20min，碱液浸泡结束后，不经清洗，直接进行大反洗，反洗开始时，流速宜小，待树脂松动后，逐渐加大反洗流速，使整个树脂层的展开率在50~70%，维持10min左右，关闭反洗阀门，让树脂自由沉降，观察树脂分层情况。
3. 如树脂分层还不明显，打开下排水阀门，将混床树脂上部空间的碱液排回到树脂层中，使整个树脂层处于碱液中，再重新反洗分层。如此重复，直至树脂分层明显。
4.确认阳、阴树脂良好分层后，自上向下正洗（正洗流速一般为20-40m/h）至出水PH8-9，最后进行正常再生处理即可。

5. 制备纯水的方法

方法很多的。
1.蒸馏法,按蒸馏器皿可分为玻璃、石英蒸馏器,金属材质的有铜、不锈钢和白金蒸馏器等.按蒸馏次数可分为一次、二次和多次蒸馏法.此外,为了去掉一些特出的杂质,还需采取一些特殊的措施.例如预先加入一些高锰酸钾可除去易氧化物；加入少许磷酸可除去三价铁；加入少许不挥发酸可制取无氨水等.蒸馏水可以满足普通分析实验室的用水要求.由于很难排除二氧化碳的溶入.所以水的电阻率是很低的,达不到MΩ级.不能满足许多新技术的需要.
2.离子交换法,主要有两种制备方式：
A.复床式,即按阳床—阴床—阳床—阴床—混合床的方式连接并生产去离子水；早期多采用这种方式,便于树脂再生.
B.混床式（2-5级串联不等）,混床去离子的效果好.但再生不方便.
离子交换法可以获得十几MΩ的去离子水.但有机物无法去掉,TOC和COD值往往比原水还高.这是因为树脂不好,或是树脂的预处理不彻底,树脂中所含的低聚物、单体、添加剂等没有除尽,或树脂不稳定,不断地释放出分解产物.这一切都将以TOC或COD指标的形式表现出来.例如,当自来水的COD值为2mg/L时,经过去离子处理得到的去离子水的COD值常在5-10mg/L之间.当然,在使用好树脂时会得到好结果,否则就无法制备超纯水了.
3.电渗析法,产生于1950年,由于其能耗低,常作为离子交换法的前处理步骤.它在外加直流电场作用下,利用阴阳离子交换膜分别选择性的允许阴阳离子透过,使一部分离子透过离子交换膜迁移到另一部分水中去,从而使一部分水纯化,另一部分水浓缩.这就是电渗析的原理.电渗析是常用的脱盐技术之一.产出水的纯度能满足一写工业用水的需要.例如,用电阻率为1.6KΩ·cm(25°C)的原水可以获得1.03MΩ·cm(25°C)的产出水.换言之,原水的总硬度为77mg/L时产出水的总硬度则为∽10mg/L.
4.反渗透法,目前它是一种应用最广的脱盐技术.反渗透膜虽在1977年 就有了,但其规模化生产和广泛用于脱盐却是近几年的事情.反渗透膜能去除无机盐、有机物（分子量>500）、细菌、热源、病毒、悬浊物（粒径>0.1μm）等.产出水的电阻率能较原水的电阻率升高近10倍.

6. 简述采用离子交换法制备纯化水的过程

离子交换法制备纯化水的过程分下列几种：
1、纯化水的制取的最早方法就是离子内交换,他起源于60年代容左右,一般采取阳离子交换树脂+阴离子交换树脂+混合离子交换树脂（阴树脂和阳树脂2：1）,这种方法需要浪费大量的酸和碱再生树脂现在被淘汰了.
2、电渗析（ED）+阳离子交换树脂+阴离子交换树脂+混合离子交换树脂（阴树脂和阳树脂2：1）,这是80年代制造纯化水的方法,原理就是通过电渗析预脱盐来减少树脂转型再生的酸碱使用量.
3、反渗透（RO）+混合离子交换树脂（阴树脂和阳树脂2：1）,这是90年代流行的制造纯化水的方法,反渗透与电渗析相比脱盐率更高,操作更简便.
总结：离子交换法来制备纯化水应该是老工艺了,他的优点就是出水水质好,投资较少.缺点就是由污染,运行费用高.由于树脂本身就是有机物化学合成,他的破碎率较难控制或者一般厂家难以设计高标准的工艺,在新版GMP对TOC要求越来越严格的情况下,慢慢被双级反渗透工艺所淘汰.

7. 关于实验室用水标准

实验室用水的标准
实验中的用水，由于实验目的不同对水质各有一定的要求,如仪器的洗涤、溶液的配制，以及大量的化学反应和分析及生物组织培养，对水质的要求都有所不同。天然水中常常溶有钠、钙、镁的碳酸盐、硫酸盐、沙土、氯化物、某些气体以及有机物等杂质和一些微生物，这样的水不符合实验要求。因此需要把水提纯，纯水常用蒸馏法、离子交换法、反渗透法、电渗析法等方法获得。用蒸馏方制得的纯水叫做蒸馏水；用离子交换法等制得的纯水叫去离子水。
(一)蒸馏法制备纯水 蒸馏法制取纯水的原理是把水加热至沸，杀死微生物，并使水化成蒸汽，水中的不挥性物质，如大多数无机盐类不随水蒸发，而达到水与杂质分离的效果，然后把水蒸汽冷凝并收集起来。水中溶有的气体杂质可随水一起蒸发而逸出。将最初收集的冷凝水弃去，就可得到比较纯的水，这种水叫蒸馏水。欲想得到更纯净的水可在蒸馏水中加入少量高锰酸钾溶液再蒸馏一次，可以又除去残留水中的有机物杂质，但不宜作痕量分析用水。经过再次蒸馏的水称为重蒸馏水。对于要求较高的实验还可进行第三次蒸馏，有时用亚沸蒸馏法。
(二)离子交换法制备纯水 用离子交换法制备的纯水通常称作“去离子水”或“无离子水”。由于离子交换法制取纯水具有出水纯度高。操作简单。已为实验室广泛采用：有条件的实验室均应设立离子交换设备。

8. 制备纯化水的方法有哪些

1.蒸馏法，按蒸馏器皿可分为玻璃、石英蒸馏器，金属材质的有铜、不锈钢和白金蒸馏器等。按蒸馏次数可分为一次、二次和多次蒸馏法。此外，为了去掉一些特出的杂质，还需采取一些特殊的措施。例如预先加入一些高锰酸钾可除去易氧化物；加入少许磷酸可除去三价铁；加入少许不挥发酸可制取无氨水等。蒸馏水可以满足普通分析实验室的用水要求。由于很难排除二氧化碳的溶入。所以水的电阻率是很低的，达不到MΩ级。不能满足许多新技术的需要。

2.离子交换法，主要有两种制备方式：
A. 复床式，即按阳床—阴床—阳床—阴床—混合床的方式连接并生产去离子水；早期多采用这种方式，便于树脂再生。
B. 混床式（2-5级串联不等），混床去离子的效果好。但再生不方便。
离子交换法可以获得十几MΩ的去离子水。但有机物无法去掉，TOC和COD值往往比原水还高。这是因为树脂不好，或是树脂的预处理不彻底，树脂中所含的低聚物、单体、添加剂等没有除尽，或树脂不稳定，不断地释放出分解产物。这一切都将以TOC或COD指标的形式表现出来。例如，当自来水的COD值为2mg/L时，经过去离子处理得到的去离子水的COD值常在5-10mg/L之间。当然，在使用好树脂时会得到好结果，否则就无法制备超纯水了。

3.电渗析法，产生于1950年[4]，由于其能耗低，常作为离子交换法的前处理步骤。它在外加直流电场作用下，利用阴阳离子交换膜分别选择性的允许阴阳离子透过，使一部分离子透过离子交换膜迁移到另一部分水中去，从而使一部分水纯化，另一部分水浓缩。这就是电渗析的原理。电渗析是常用的脱盐技术之一。产出水的纯度能满足一写工业用水的需要。例如,用电阻率为1.6KΩ·cm(25°C)的原水可以获得1.03MΩ·cm(25°C)的产出水。换言之，原水的总硬度为77mg/L时产出水的总硬度则为∽10mg/L.

4.反渗透法，目前它是一种应用最广的脱盐技术。反渗透膜虽在1977年 就有了，但其规模化生产和广泛用于脱盐却是近几年的事情。反渗透膜能去除无机盐、有机物（分子量>500）、细菌、热源、病毒、悬浊物（粒径>0.1μm）等。产出水的电阻率能较原水的电阻率升高近10倍。

9. 离子交换过程的5个步骤

离子交换过程归纳为如下几个过程1.水中离子在水溶液中向树脂表面扩散2.水中离子进入树脂颗粒的交联网孔，并进行扩散3.水中离子与树脂交换基团接触，发生复分解反应，进行离子交换4.被交换下来的离子，在树脂的交联网孔内向树脂表面扩散5.被交换下来的离子，向水溶液中扩散影响交换的主要因素有流速、原料液浓度、温度等。流速原料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，有效地控制流速很重要。一般，交换液流速大，离子的透析量就高，未来及交换而通过树脂层流失的量增多。因此，应根据交换容量等选择适宜的流速。原料液浓度树脂中可交换的离子与溶液中同性离子既有可能进行交换，也有可能相斥，液相离子浓度高，树脂接触机会多，较易进入树脂网孔内，液相浓度低，树脂交换容量大时，则相反。但液相离子浓度过高，将引起树脂表面及内部交联网孔收缩，也会影响离子进入网孔。实验证明，在流速一定时，溶液浓度越高，溶质的流失量液越大。温度温度越提高，离子的热运动越剧烈。单位时间碰撞次数增加，可加快反应速率。但温度太高，离子的吸附强度会降低，甚至还会影响树脂的热稳定性，经济上不利，实际生产中采用室温操作较宜。

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10. 离子交换法制备纯水注意哪些问题

水的离子交换法来制取除盐水(纯水自),主要是将水中,阴离子和阳离子交换出来,设备有阳床、阴床、混床等一系列设备,其目的是使水中各种阴、阳离子等盐类物质充分脱除,所以这种水叫做"除盐水或脱盐水"通常人们俗称"纯净水"…。一杰水质