离子交换树脂水量计算
强碱型阴离子交换树脂的制备及交换量的测定
实验2-5强碱型阴离子交换树脂的制备及其交换量的测定一、实验目的1. 通过苯乙烯和二乙烯苯的共聚物进行氯甲基化反应，进而进行胺化反应，学习制备功能高分子 的另一个方法。
2. 学习基准型树脂的制备、含水量的测定及交换容量等参数的测定方法。
3. 学习离子交换树脂的一个实际应用方法 一一混合床的使用。
二、实验原理用苯乙烯与二乙烯苯的共聚小球， 利用苯环的性质， 以ZnCl 2为催化剂进行Fredel-Crafts 反应，得 到主要在苯环对位上氯甲基化的共聚物。
然后利用氯甲基上的活泼氯与胺进行胺基化反应，就可以得 到碱度不同的各种阴离子交换树脂。
如果胺化后得到的是伯、仲、叔胺树脂，称为弱碱型阴离子交换 树脂，如果胺化后，得到的是季胺树脂，则称为强碱型阴离子交换树脂。
强碱型阴离子交换树脂有两 种类型，用三甲胺进行胺化得到的是I 型强碱性阴离子交换树脂。
它在应用上由于碱性过强，对0H -离子的亲合力小，用 NaOH 再生时，再生效率低。
用二甲基乙醇胺进行胺化，得到的是n 型强碱性阴 离子交换树脂。
n 型强碱树脂比I 型强碱树脂碱性降低，但再生效率提高。
本实验用三甲胺进行胺化， 得到I 型强碱性阴离子交换树脂，并进行基准型树脂的制备，交换容量等参数的测定和应用实验。
1. 聚合反应聚合反应参看实验 2-4。
2. 氯甲基化反应 CH 2CI3. 季胺化反应CH 2N (CH 3) Cl三、实验仪器和试剂三口瓶， 电动搅拌器，烧杯，标准筛，回流冷凝管，交换柱，玻璃砂芯漏斗，滴定管，移液管， 称量瓶苯乙烯，二乙烯苯，溶剂汽油，过氧化苯甲酰 （BPO ），明胶，氯甲基甲醚，ZnCI 2,三甲胺盐酸盐,NaOH （2O%） , 1 M 无水硫酸钠溶液四、实验步骤 1. 树脂的制备（1）苯乙烯-二乙烯基苯（St-DVB ）共聚小球的制备在500mL 三口瓶中加入170 mL 蒸馏水，0.9g 明胶，数滴0.1%次甲基蓝水溶液，调整搅拌片的位 置，使搅拌片上沿与液面平。
离子交换器的设计计算
离子交换器的设计计算1、交换器直径：F=Q/(T×N×V）F---交换器截面积（m2）；Q---产水量(T/D);T---工作时间（H/D）N---交换器台数；V-交换流速(M/H).2、交换器高度: H=Hp+Hr+Hs+Ht（米）Hp---交换器下部排水高度，一般为0.3—0.7m;Hr---交换剂层高度，一般在1.0—2.0之间选择。
Hs---反洗膨胀高度,树脂层高50%左右。
Ht---顶部封头高度。
3、交换器连续工作时间：t=V r×Eg/《q×(H1-H2)》 (小时)V r---交换剂体积；q---交换器流量；Eg---交换剂的工作交换容量，一般阳树脂取1000mol/m3。
H1---原水中硬度，mmol/L.H2---出水残留硬度，mmol/L.4、再生剂用量：G z=V r×Eg×Bz/（1000×ε）Gz---再生剂用量；Bz---再生剂实际耗率，g/mol.ε---再生剂纯度，对NaCL,可取0.95。
常用再生剂的实际耗率顺流再生逆流再生再生剂：NaCL ;HCL NaCL ; HCL耗率：120-150 ;60-90 70-90; 30-60混合离子交换器设计计算：Q=3.14R2×VQ--混床的处理能力；单位m3/hR--混床的半径;单位mV--过滤流速，一般普通混床20-30m3/h精致混床30-40m3/h抛光混床40-60m3/h取石英砂10-12m/h；V=3.14R2×H×1000V--树脂的体积；单位kgR--混床的半径;单位mH--树脂的有效高度；单位m注：树脂总装高不小于1m阴阳离子交换树脂比例（阳：阴=1:1.3-2）混床的再生周期：阳树脂再生周期=（单台阳树脂体积/阳树脂工作交换容量）/(工作设备数量）/（阳离子含量）阴树脂再生周期=（单台阴树脂体积/阴树脂工作交换容量）/(工作设备数量）/（阴离子含量）阴阳树脂的再生周期中取较小值作为混床的再生周期水管管径和流量的关系：Q=3.14×(D/2)2×V×3600Q--流量；m3/hD--管道内径；mV--水在管中的流速;m/s无压力是V取1.5m/s；有泵提供压力时V取2.5m/s交换器再生条件的计算：1）利用计量箱液位差进行计算耗用30%浓度再生剂重量 = 计量箱截面积×计量箱液位差×30%浓度再生剂密度2）利用再生剂流量进行计算耗用30%浓度再生剂重量 = 再生剂流量×进再生剂时间×30%浓度再生剂密度3）利用再生液的浓度进行计算耗用30%浓度再生剂重量 = 喷射器工作水流量×再生液浓度÷30%×进再生剂时间再生液浓度的计算方法主要有：1）用计量箱液位下降速度进行计算再生液浓度（%）= 液位下降高度（m）×计量箱截面积（m2）×再生剂密度×30%÷喷射器工作水流量（m3/h）×102）用再生剂流量计进行计算再生液浓度（%）= 再生剂流量（m3/h）×30%×密度÷喷射器工作水流量（m3/h）×10现场交换器再生条件的确定1，阳床再生条件1）阳床再生用酸量的计算① 阳床正常再生时耗用浓度为30%的盐酸重量的计算用酸重量 = 树脂体积×树脂平均工交容量×36.5×再生剂比耗÷0.3÷1000000= 3.2m3×1200 mol/m3×36.5g/mol×1.25÷0.3÷1000000 = 0.58（吨）② 阳床大反洗后再生周期耗用浓度为30%的盐酸重量的计算用酸重量= 2×正常再生用酸量= 2×0.58 = 1.16吨采用1.2吨2）阳床的进酸时间的计算① 阳床正常再生时再生液浓度 = 3.5%再生时工作水流量 = 7.2m3/h按再生液浓度 = 3. 5%计算，浓度为30%的盐酸的流量= 7.2×3.5%÷0.3 = 0.84吨/小时阳床再生总进酸重 = 0.58吨总进酸时间= 0.58÷0. 84×60 = 41分钟在固定进酸量为0.58吨时，当采用不同再生液浓度时的进酸时间也应作必要的调整：实测浓度 % 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 进酸时间分钟 45 44 43 41 40 每分钟进酸量顿 0.013 0.013 0.0135 0.014 0.0145② 阳床大反洗后周期再生液浓度 = 5%再生工作水流量 = 7.2m3/h按再生液浓度 = 5%计算，浓度为30%的盐酸的流量= 7.2×5%÷0.3 = 1.20吨/小时阳床大反洗后周期再生总进酸重 = 1.2吨总进酸时间= 1.2÷1.2×60 = 60分钟不同再生液浓度时的进酸时间调整为：实测浓度 % 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 进酸时间分钟 67 65 64 63 61 60 每分钟进酸量顿 0.018 0.0185 0.019 0.019 0.02 0.02 2，阴床再生条件1）阴床的用碱量计算阴床内弱碱树脂及强碱树脂的总体积 = 4.8m3阴床弱碱树脂及强碱树脂的平均工交容量设定为700mol/m3总用碱重量 = 树脂体积×树脂平均工交容量×40×再生剂比耗÷0.3÷1000000= 4.8m3×700 mol/m3×40g/mol×1.20÷0.3÷1000000 = 0.54（吨）2）阴床根据再生液浓度计算两步进碱的时间① 阴床悬浮进碱时间计算悬浮进碱的再生液浓度设定 = 1.2%工作水流量 = 6m3/h按再生液浓度 = 1.2%计算，浓度为30%的液碱的流量= 6×1.2%÷0.3 = 0.24吨/小时悬浮进碱时间按60分钟计算悬浮进碱重量 = 0. 24 吨进碱时间按再生液浓度的调整为：实测浓度 % 1.0 1.1 1.2 1.3进碱时间分钟 72 65 60 55每分钟进碱量吨0.003 0.004 0.004 0.0045② 阴床逆流进碱时间的计算逆流进碱再生液浓度设定为2.6%工作水流量 = 6m3/h按再生液浓度 = 2.6%计算，浓度为30%的液碱的流量= 6×2.6%÷0.3 = 0.52吨/小时逆流进碱重量 = 总碱量－悬浮进碱时已进的碱液重量 = 0.54－0.24 = 0.30吨逆流进碱时间= 0.30÷0.52×60 = 35分钟进碱时间按再生液浓度的调整为：实测浓度 % 2.3 2.4 2.5 2.6进碱时间分钟 39 38 36 35每分钟进碱量吨 0.008 0.008 0.0085 0.0085。
阳离子交换树脂交换容量测定方法
阳离子交换树脂交换容量测定方法阳离子交换树脂是一种具有阳离子交换功能的固体材料，广泛应用于水处理、制药、化工等领域。
它能够吸附并交换水溶液中的阳离子，从而实现对水质的净化和改善。
而阳离子交换树脂的交换容量是评价其性能的重要指标之一。
本文将介绍一种常用的方法——酸碱滴定法，来测定阳离子交换树脂的交换容量。
酸碱滴定法是通过滴定酸或碱溶液来确定阳离子交换树脂中的交换酸或交换碱的含量，从而计算出其交换容量。
具体步骤如下：第一步，制备样品。
将阳离子交换树脂样品取出一定量，用去离子水洗涤，直至洗涤液呈中性。
然后用去离子水将样品溶液稀释至一定体积，以便后续滴定使用。
第二步，滴定酸溶液。
将稀释后的阳离子交换树脂样品溶液放入滴定瓶中，加入适量的指示剂溶液，常用的指示剂有甲基橙、溴甲酚绿等。
然后用标准酸溶液开始滴定，直至指示剂变色为止。
记录滴定所需的酸溶液体积。
第三步，滴定碱溶液。
将稀释后的阳离子交换树脂样品溶液放入滴定瓶中，加入适量的指示剂溶液，然后用标准碱溶液开始滴定，直至指示剂变色为止。
记录滴定所需的碱溶液体积。
第四步，计算交换容量。
根据滴定酸溶液和碱溶液的体积，可以计算出阳离子交换树脂的交换容量。
一般来说，交换容量的单位是毫克/克或当量/升。
需要注意的是，在进行酸碱滴定法测定时，应该控制好滴定速度，避免过快或过慢导致误差。
另外，选择合适的指示剂也非常重要，它应该能够在滴定过程中清晰地显示颜色变化，且与阳离子交换树脂不发生反应。
酸碱滴定法是一种简单、快速且准确的测定阳离子交换树脂交换容量的方法。
通过该方法，可以评估阳离子交换树脂的性能，为其在水处理、制药、化工等领域的应用提供重要参考。
实验二 离子交换树脂..
• 1. 实验目的和要求 • 1.1 通过实验，加深对离子交换树脂的重要性能之一总交换容量 的认识。 • 1.2 熟悉静态法和动态法测定总交换容量的操作方法。 • 2. 实验原理 • 氢型阳离子交换树脂与碱作用时，生成水，为不可逆反应，故可 用静态法测定总交换容量： • RH+NaOH→RNa+H2O • 羟型阴离子交换树脂不稳定，遇热易分解，会使含量测不准，应 采用Cl型树脂，当它与Na2SO4作用时，生成氯化钠： • R≡(NHCl)2+Na2SO4——R（≡NH）2SO4+2NaCl • 为可逆反应，故应采用动态法操作，滴定流出液氯离子含量来测 定其总交换容量。
• 称取71.01g无水Na2SO4固体，用蒸馏水溶解后稀释至1L。
• 5.1. 5、0.15mol/LNaOH标准溶液 • 称取6.0g固体NaOH，用蒸馏水溶解后稀释至1L。
• 标定：分别精确称取预先在1050C烘箱烘至恒重的邻苯 二甲酸氢钾0.5~0.6g于1只锥形瓶中，加蒸馏水70mL溶 解，加酚酞指示剂2~3滴，以配好的NaOH溶液滴定至 出现粉红色为滴定终点，记下消耗的NaOH溶液体积V （mL），按下式计算浓度： • • CNaOH = m/ Mr*1000/V m——称取的邻苯二甲酸氢钾质量（g）
• 标定氢氧化钠溶液时，可用 基准物KHC8H4O4，也可用 盐酸标准溶液作比较。试比 较此两种方法的优缺点。 • KHC8H4O4标定NaOH溶液 的称取量如何计算？为什么 要确定0.4~0.6g的称量范围， 为什么？
• 5.1 .7 0.05mol/LHCl标准溶液 • 量取4.2mL浓HCl，用蒸馏水稀释至1L。 • 标定：分别吸取上述已标定好的NaOH标准溶液 10mL于2只锥形瓶中，加2滴甲基橙指示剂，用 已配好的HCl溶液滴定至出现橙红色为终点，记 下消耗的HCl溶液体积VHCl（mL）,按下式计算 HCl的浓度CHCl：
离子交换计算书
2--3 1--2
7.63 11.45
Ca2+ 阳 Mg2+
Na+
进 0.15 mg/l
0.06 mg/l 1.23 mg/l
水 0.01 meq
0.01 meq 0.05 meq
离 K+
0 mg/l
0 meq
NH4+ 子 Ba2+
Total
mg/l
mg/l 1.44
0 meq
0 meq 0.07 meq
阴树脂工作交换容
量
eq/m3 300
二、 设备计算
设备直径φ= 工1800
个
1
个
1
三、 树脂填量的计算
阳树脂层高
mm 500
阴树脂层高
mm 1300
单台阳树脂体积量 m3
单台阴树脂体积量 m3
1.27 3.31
四、 再生周期的计算 阳树脂再生周期 阴树脂再生周期 计算结果 混床再生周期
5
置换
m3
正洗阳树脂水量
m3
正洗阴树脂水量
m3
单台交换器总耗量 m3
耗水量占进水量的比
例
%
七 耗气量计算 设计条件
空气压力p=
kg/cm2 1
空气强度q= 混合时间t=
Nm3/m2 min 3 min 1.5
空气流量Q=
Nm3/mi n
单台交换器空气耗量 m3
12.72 7.63 16.54 51.21 0.47
阳树脂再生周期 天 阴树脂再生周期 天
混床再生周期
天
2.54 6.62 2.04 4.63
3.79 4.92
3.79
离子交换设备设计计算(有公式)
全自动软水器设计指导手册（附设计公式）目录一、总述 (1)1. 锅炉水处理监督管理规则 (1)2. 离子交换树脂内部结构 (1)3. 钠离子交换软化原理及特性: (2)4. 水质分析测试内容 (2)•PH值(Potential of Hydrogen) (2)•总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS) (2)•铁含量(IRON) (2)•锰 (3)•硬度值(HARDNESS) (3)•碱度 (3)•克分子(mol) (3)•当量 (4)•克当量 (4)•硬度单位 (4)•我国江河湖泊水质组成 (6)二、全自动软水器 (6)三、影响软水器交换容量的因素 (8)1. 流速(gpm/ft，m/h) (8)2. 水与树脂的接触时间：（gpm/ft3） (8)3. 树脂层的高度 (9)4. 进水含盐量 (10)5. 温度 (12)6. 再生剂质量(NaCl) (12)7. 再生液流量 (13)8. 再生液浓度 (14)9. 再生剂用量 (15)10. 树脂 (15)四、自动软水器设计 (15)1. 软水器设备应遵循的标准 (15)2. 全自动软水器主要参数计算 (16)1) 反洗流速的计算: (16)2) 系统压降计算 (16)3. 软水器设计计算步骤 (16)计算示例 (18)一、总述1.锅炉水处理监督管理规则第三条锅炉及水处理设备的设计、制造、检验、修理、改造的单位，锅炉及水处理药剂、树脂的生产单位，锅炉房设计单位，锅炉水质监测单位、锅炉水处理技术服务单位及锅炉清洗单位必须认真执行本规则。
第九条锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施，不应以化学清洗代替正常的水处理工作。
第十条生产锅炉水处理设备、药剂和树脂的单位，须取得省级以上(含省级)安全监察结构注册登记后，才能生产。
第十一条未经注册登记的锅炉水处理设备、药剂和树脂，不得生产、销售、安装和使用。
第十四条锅炉水处理设备出厂时，至少应提供下列资料:1.水处理设备图样(总图、管道系统图等);2.设计计算书;3.产品质量证明书;4.设备安装、使用说明书;5.注册登记证书复印件。
离子交换树脂综合知识
离子交换树脂综合知识1树脂的储存和运输1、离子交换树脂在长期储存中，或需在停用设备内长期存放，强型树脂（强酸性和强碱性树脂）应转为盐型，弱型树脂（弱酸性和弱碱性树脂）可转为相应的氢型或游离胺型，也可转变为盐型，以保持树脂性能的稳定。
然后浸泡在洁净的水中。
停用设备若须将水排去，则应密封，以防树脂中水份散失。
2、离子交换树脂内含有一定的平衡水份，在储存和运输中应保持湿润，防止脱水。
树脂应储存在室内或加遮盖，环境温度以5°C-40°C为宜。
袋装树脂应避免直接日晒，远离锅炉、取暖器等加热装置，避免脱水。
若发现树脂已有脱水现象，切勿将树脂直接放于水中，以免干树脂遇水急剧溶胀而破碎。
应根据其脱水程度，用10%左右的食盐水慢慢加入到树脂中，浸泡数小时后用洁净水逐步稀释。
3、当环境温度在0°C或以下时，为防止树脂因内部水份结冰而崩裂，应做好保温措施，或根据气温条件，将树脂存于相应浓度的食盐水中，防止冰冻。
若发现树脂已被冻，则应让其缓慢自然解冻，切不可用机械力施于树脂。
食盐溶液浓度与冰点的关系如下表：4、长期停用而放置在交换器内的树脂，为防止微生物（如藻类、细菌等）对树脂的不可逆污染，树脂在停用前须彻底反洗，以除去运行时积聚的悬浮物质，并注意定期冲洗和换水。
或彻底反洗后采用以下措施：阴树脂：用3倍树脂体积的10%NaCl+2%NaOH混合液分两次通过树脂层，每次静止浸泡数小时，然后将其排去。
如有必要，在重新启动前用2倍树脂体积的0.2%过氧化氢（H2O2）溶液淋洗树脂层。
阳树脂：在阳离子交换器及管系内可充入0.5%的甲醛溶液，并在停用期间保持此浓度。
也可用食盐水浸泡。
在设备重新启动前用0.2%过氧化氢或0.5%甲醛溶液淋洗。
2树脂的预处理在离子交换树脂的工业产品中，常含有少量的有机低聚物及一些无机杂质。
在使用初期会逐渐溶解释放，影响出水水质或产品质量。
因此，新树脂在使用前必须进行预处理，具体方法如下：1、树脂装入交换器后，用洁净水反洗树脂层，展开率为50-70%，直至出水清晰、无气味、无细碎树脂为止。
钠型阳离子交换树脂含水量测定方法
钠型阳离子交换树脂是一种常用的离子交换树脂，在水处理、化工等领域有着广泛的应用。
而测定树脂含水量是非常重要的，因为它直接影响着树脂的吸附性能和使用寿命。
本文将介绍几种测定钠型阳离子交换树脂含水量的方法，希望对相关研究和生产工作有所帮助。
一、烘干法烘干法是一种简单直观的测定方法，适用于一般情况下的含水量测定。
具体步骤如下：1. 取一定质量的树脂样品放入烘箱中，以100℃左右的温度进行烘干，直至质量基本不再发生变化为止。
2. 记录烘干前后的树脂质量差，根据质量差和原始质量的比值计算出树脂的含水量。
烘干法简单易行，但存在一定的局限性。
由于树脂在高温下容易发生结构变化，因此在一些特殊情况下，烘干法的准确性和可行性不足以满足要求。
二、滴定法滴定法是一种较为精确的测定方法，适用于对树脂含水量有较高要求的情况。
具体步骤如下：1. 取一定质量的树脂样品放入烘箱中进行烘干，烘干后将样品取出放入密封容器中。
2. 在密封容器内注入干燥剂，使容器内的空气相对湿度降至较低水平。
3. 在密封容器内采用滴定管装入一定体积的水，通过对树脂样品进行水滴加入，直至不再吸收水份。
4. 记录加入的水的体积，根据加入的水的量和树脂的质量计算出树脂的含水量。
滴定法由于采用了密闭环境和水滴加入的方式，因此可以更准确地测定树脂的含水量。
但是滴定法也存在一定的局限性，比如操作时间长、测定过程受环境因素影响等。
三、红外光谱法红外光谱法是一种非常精密的测定方法，适用于对树脂含水量有非常高要求的情况。
具体步骤如下：1. 取一定质量的树脂样品进行切割和研磨，制备成适宜的样品试片。
2. 利用红外光谱仪对样品试片进行分析，通过红外光谱图谱的变化，可以判断树脂中的水分含量。
红外光谱法由于采用了高精度的仪器和分析方法，因此可以更准确地测定树脂的含水量。
但是红外光谱法也存在一定的局限性，比如对仪器要求高、操作难度大等。
钠型阳离子交换树脂含水量的测定方法有多种，每种方法都有其适用的情况和局限性。
离子交换树脂使用手册
国产离子交换树脂使用手册第四章离子交换树脂的基本性能离子交换树脂的基本性能包括以下几个方面，现分别简述如下：一、树脂的外观新的树脂因结构、基团、离子形态、制造工艺等因素的不同，而有黄色、褐色、白色、棕色、黑色、灰色等各种颜色，以满足具体使用中不同场合的需要。
常用水处理用的树脂外观一般为：凝胶型的苯乙烯系树脂一般为透明的淡黄色颗粒；而大孔树脂则为不透明（或微透明）颗粒；大孔苯乙烯系阳树脂一般为淡黄色或淡灰褐色颗粒，大孔苯乙烯系阴树脂为白色颗粒；丙烯酸系的树脂为白色或乳白色颗粒。
同一种树脂在不同的离子形态时会发生颜色上的变化，如001x7树脂由再生态到失效态时的颜色是由深到淡，由失效态到再生态，又由淡到深。
这种变化是可以逆转的，树脂受污染时，其颜色也会发生根本性的变化，其颜色的变化程度一般与树脂受污染的程度成正比，并且较难逆转。
因此，树脂在使用的过程中，要随时留意其颜色上的变化，以判断树脂污染的程度。
如201x7树脂受铁或有机物污染时，颜色变深甚至黑褐色。
001x7树脂受氧化剂破坏时，其树脂交联和交换基团都将被氧化，树脂的颜色也将变淡，树脂体积增大，由此树脂易碎和体积交换容量下降。
二、粒度树脂的粒度大小和均匀性，对运行的影响较大。
粒度大，比表面积就小，交换速度就慢；粒度太小，虽然交换速度快，但是，运行时的阻力又大；因此，国家标准根据不同的交换器床型（不同床型的运行流速不同）相对应的树脂型号，规定了相对较合理的粒径范围（参考国标）。
三、树脂的溶胀及转型体积改变率树脂在干燥的状态下（惰性树脂除外），遇水会迅速膨胀。
因此，当树脂脱水时，不能直接与水接触，而要用饱和的食盐水浸泡，减缓膨胀速度，防止树脂的破裂。
树脂不同的交联度，其膨胀系数也不同，体积改变率的大小与交联度成反比。
交换容量的大小与溶胀率成正比。
可交换离子价数越高，溶胀率越小。
同价离子，水合能力越强，溶胀率越大。
当然，树脂转型膨胀率的规律在实际的应用中较为复杂，因为它往往是多种离子间的交换。
离子交换树脂总交换容量的测定
实验离子交换树脂总交换容量的测定一、实验目的1、通过实验，加深对离子交换树脂的重要性能之一—总交换容量的认识。
2、熟悉静态法和动态法测定总交换容量的操作方法。
二、实验原理离子交换树脂是一种高分子聚合物的有机交换剂，具网状结构，在水、酸、碱中难溶，对有机溶剂、氧化剂、还原剂及其它化学试剂具有一定的稳定性，对热也比较稳定。
在离子交换树脂的网状结构的骨架上，有许多可以与溶液中离子起交换作用的活性基团，例如-SO3H、-COOH、=NOH等。
离子交换树脂根据其基团的种系分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂，树脂中的化学活性基团的种系决定了树脂的主要性质和种系。
首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂，它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行交换。
阳离子树脂有分为强酸性和弱酸性，阴离子交换树脂又分为强碱性和弱碱性两系。
离子交换树脂主要性能参数包括：含水量，膨胀度，密度，交换容量，滴定曲线等。
交换容量Q是表征树脂性能的重要数据，用单位质量干树脂或者单位体积湿树脂所能吸附的一价离子的毫摩尔数来表示。
732#（001×7）系强酸性阳离子交换树脂（强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂——一种磺酸化苯乙烯系凝胶型强酸性阳离子交换树脂，不溶于水，不溶于酸和碱的稀释液，适合用于软化剂顺向再生纯化系统）与碱作用生成水为一不可逆反应，故可用静态法测定总交换量：RH+NaOH→RNa+H2O；用标准HCl滴定剩余NaOH含量来测定总交换容量。
用动态法测定方法是将732#树脂按称量要求装柱，用盐与树脂上的可交换离子即H+交换，交换下的氢离子用标准的氢氧化钠滴定，可测定总交换容量。
本实验采用静态法和动态法测定732#树脂的总交换容量。
三、试剂与材料阳离子交换树脂732#（H型）饱和食盐水、2%-4%NaOH、5%HCl 、0.1M NaOH标准溶液、0.1M HCl标准溶液、0.5M Na2SO4溶液、0.1%甲基橙指示剂、0.2%酚酞乙醇指示剂。
实验一 离子交换树脂总交换容量的测定
实验原理
强酸性阳离子交换树脂（强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂是 一种磺酸化苯乙烯系凝胶型强酸性阳离子交换树脂，不溶于 水，不溶于酸和碱的稀释液，适合用于软化剂顺向再生纯化 系统）与碱作用生成水为一不可逆反应，故可用静态法测定 总交换量：RH+NaOH→RNa+H2O；用标准HCl滴定剩余 NaOH含量来测定总交换容量。
注意事项
实验所用的玻璃仪器注意用蒸馏水冲洗干净； 装柱前，在柱子底部加入少许棉花，防止树脂堵塞出口； 装柱时应注意防止树脂混入气泡； 装柱后，要保持液面超过树脂面，不能让柱中水流干或溢
出； 为防止加试液时，树脂被冲起，在上面也铺少许棉花； 交换时，要注意经常检查流出液的pH； 实验完毕，将树脂统一回收，以便再生，取出玻璃棉，将
实验中使用的是国产 732 型阳离子交换树脂，它是强酸 型阳离子交换树脂，含有的活性基团是 SO3H ( 磺酸基 ), 其中的 H+可被溶液中的阳离子交换。
实验原理
对阳离子的吸附 高价离子通常被优先吸附，而低价离子 的吸附较弱。在同价的同类离子中，直径较大的离子的被 吸附较强。一些阳离子被吸附的顺序如下： Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+
实验步骤 (动态法)
2. 装柱 称取树脂约10 g置于小烧杯中，加入少量去离子水。
在层析柱中加入约1/4柱体积的去离子水，然后将所有的树 脂小心倒入柱中，装柱时应注意不使树脂层中有气泡存在 （可用吸耳球一边装柱一边轻轻敲击柱子外侧，防止混入 气泡），控制柱底水流出速度（恒定，约2 mL/min左右）， 要保持液面高于树脂表面，不能让柱中水流干或溢出。为 防止之后的加试液时，树脂被冲起，在上面也铺一层棉花。
离子交换计算方法
离子交换计算方法一:阳树脂001X7 堆密度0.85 mg/L 交换容量800mol/ m3阴树脂201X7 堆密度0.75 mg/L 交换容量270mol/ m3水质:RO产水`:电导≤30µｓ/cm 折算成Na+ 5.9ppm(mg/L) Cl- 9.1ppm(mg/L)Na+的原子量22.99 (mg/mmol)Cl-的原子量35.5 (mg/mmol)Na+ 含量 5.9ppm(mg/L)/ 22.99 (mg/mmol)= 0.256mmol/L= 256 mmol/ m3( 0.256 mol/ m3) Cl- 含量9.1ppm(mg/L)/ 35.45 (mg/mmol)= 0.256mmol/L= 256 mol/ m3( 0.256 mol/ m3) 阳床: 阳树脂001X7装填量1225kg =1440L=1.44m3阳床总交换容量1.44m3X800mol/ m3=1152 mol阳床理论产水量1152 mol÷0.256 mol/ m3=4500 m3阳床实际产水量4500 m3X50%=2250 m3 (树脂实际利用率≈50%)阳床运行时间2250 m3÷10 m3/h=225 h阴床: 阴树脂201X7装填量1070kg =1440L=1.44m3阴床总交换容量1.44m3X270mol/ m3=390 mol阴床理论产水量392 mol÷0.256 mol/ m3=1532 m3阴床实际产水量1532 m3X50%=766 m3 (树脂实际利用率≈50%)阴床运行时间766 m3÷10 m3/h=76 h离子交换计算方法二:阳床: 阳树脂001X7装填量1225kg =1440L=1.44m3水质:RO产水`:电导≤30µｓ/cm 折算成Ca+ + 5ppm(mg/L)CO-3 7ppm(mg/L)CaCO3 12ppm(mg/L)理论产水量=树脂体积(m3)X交换容量(kg CaCO3 / m3树脂)÷给水CaCO3含量(kg/ m3)X1000=1.44m3X40(kg CaCO3 / m3树脂)÷12ppm(mg/L)X1000=4800 m3阳床实际产水量4800 m3X50%=2400 m3阳床运行时间2400 m3÷10 m3/h=240 h阴床: 阴树脂201X7装填量1070kg =1440L=1.44m3理论产水量=树脂体积(m3)X交换容量(kg CaCO3 / m3树脂)÷给水CaCO3含量(kg/ m3)X1000=1.44m3X12.5(kg CaCO3 / m3树脂)÷12ppm(mg/L)X1000=1500 m3阴床实际产水量1500 m3X50%=750 m3阴床运行时间750 m3÷10 m3/h=75 h。
离子交换树脂的交换当量及测定方法
离子交换树脂的交换当量及测定方法1.交换当量的含义与表示方法交换当量又称交换容量，常见有下述三种表示方法：（1）总交换当量某种离交树脂内，全部可交换活性基团的数量。
此值取决于树脂内部的组成，是一个固定常数。
（2）平衡交换当量在一定的外界条件下，达到平衡状态时，离交树脂所吸留的某种离子的数量。
这是一个变量，但在环境条件固定时，此值也固定。
（3）工作交换容量在操作过程中，当流出液开始出现被交换离子时所达到的实际交换容量。
这是实际生产中可利用的交换容量。
交换容量的单位可以用单位体积湿树脂所拥有的交换容量（毫克当量/g）来表示。
2.阳离交树脂测定法（1）仪器交换柱（直径10～20mm，高200mm，1号微孔砂芯。
100ml分液漏斗。
250ml三角瓶。
50ml碱式滴定管。
（2）试剂：盐酸（GB622-77）,分析纯，配成1N溶液。
氯化钠（HG3-121-64）,化学纯，配成1N溶液。
氢氧化钠（GB629-77）,分析纯，配成0.1N标准溶液，标定之。
酚酞（HGB3039-59）,指标剂，配成1%乙醇溶液。
（3）测定步骤称取基准型(Na型)试样两份，同样操作，每份1g左右，精密称定。
在柱中先放约1/3水，用洗瓶将树脂全部移到交换柱中，使水面超过树脂层，多余水放去，注意不要让树脂层露水，以免产生气泡。
用约80ml 1N盐酸以5～7ml/min的速度通过树脂层，使之充分转成H型，再用去离子水以25～30ml/min的流速洗涤，直至甲基橙在流出液中不变色为止。
用分液漏斗以3～5ml/min的流速加入70ml 1N NaC1溶液，流出液用250ml 三角瓶接收，加酚酞指示剂2滴，用0.1 N NaOH标准溶液滴定至微红色，15s不退为终点。
（4）计算：重量交换当量NV1Qw=――――― 毫克当量/克钠型干树脂）W2(1-X1)式中 N——NaOH标准溶液当量浓度V1——滴定消耗NaOH体积（ml）W2——称取树脂样品量（g）X1——含水量（%，w/w）两个平行试验的Qw值之差不得大于0.1，取其算术平均值为测定结果。
离子交换树脂再生液配制操作规程
1.目的：明确离子交换树脂再生液配制的操作规程，使其工作有章可循。
2.范围：适用于离子交换树脂再生液配制操作。
3.职责：生产部、操作工4.内容：4.2 配制前准备4.2.1 确认要配制的配制罐罐号，确认配制记录单上的配制体积与再生液类型，确认领取再生剂的数量与配制单上一致4.2.2 确认需配制罐罐底排污阀关闭，罐底残液基本排尽。
4.2.3 戴好防酸碱手套，护目镜，口罩，准备投料配制4.3 再生液盐酸的配制4.3.1 再生液盐酸配制计算公式1床柱=1BV=500L，配制浓度C（%）=2.5%，盐酸浓度33%需配制体积V（L）=3BV=3*500L=1500L再生液体积V1( L)=V*C=1500*2.5%/33%≈125L4.3.2将再生液盐酸储罐加入纯化水1000L，将100L盐酸加入盐酸再生液储罐中，后补水定容1500L即可,因配制罐下层有150L的积液始终无法排尽，因此，除首次使用配制罐，其余时间实际每次投料量按1500L的量计算即可。
4.3.3 盖上配制罐罐盖，关闭盐酸再生液输送流量计进料阀门，打开配制罐回流阀，打开盐酸再生液输送泵泵后阀，开启盐酸再生液输送泵，回流30min4.3.4 回流确保罐内溶液充分混匀后，关闭盐酸输送泵，关闭各阀门。
填写配制记录，再生液配制完毕，待用。
4.4 再生液氢氧化钠的配制4.4.1 再生液氢氧化钠配制计算方法1床柱=1BV=600L，配制浓度C（%）=4%，需配制体积V（L）=3BV=3*600L=1800L需再生剂重量M（kg）=V*C=1600*4%=65kg，注：因配制罐下层有150L的积液始终无法排尽，因此，除首次使用配制罐，其余时间实际每次投料量按1650L的量计算即可。
4.4.2先将再生液氢氧化钠储罐加入纯化水1.0吨，分别将65kg氢氧化钠加入再生液储罐中，完全溶解后补水定容1800L。
4.4.3 用水将罐壁、罐盖上的物料冲入罐内。
4.4.3盖上氢氧化钠再生液配制罐罐盖，关闭氢氧化钠再生液输送流量计进料阀门，打开配制罐回流阀，打开氢氧化钠再生液输送泵泵后阀，开启氢氧化钠再生液输送泵，回流30min，同时打开空气搅拌。
离子交换树脂总交换容量的测定方法
离子交换树脂总交换容量的测定方法一、静态法测定离子交换树脂总交换容量静态法是指在固定的条件下，将一定量的树脂与一定浓度的特定离子交换溶液充分接触，达到平衡后，用相应的方法测定溶液中离子浓度的变化，从而计算出树脂的总交换容量。
静态法测定离子交换树脂总交换容量的步骤如下：1.样品准备：将一定量的干燥的离子交换树脂浸泡在去离子水中，让其饱和吸水，得到一定体积的湿树脂。
2.溶液制备：用去离子水配制一定浓度的特定离子交换溶液。
3.树脂与溶液接触：将湿树脂与交换溶液混合，充分搅拌或摇动，使其充分接触并交换。
4.吸附平衡：在一定时间内，让湿树脂与交换溶液充分接触并达到吸附平衡，通常可采用定时静置法或振荡法。
5.滴定或分析：用相应的检测方法（如滴定法、电位法、光谱法等）测定吸附后溶液中特定离子的浓度。
6.计算交换容量：根据吸附前后溶液中离子浓度的差值，以及溶液体积和树脂用量，计算出树脂的总交换容量。
二、动态法测定离子交换树脂总交换容量动态法是指通过将一定量的湿树脂装填在柱上，使溶液在树脂颗粒上流动，达到平衡后再测定吸附在树脂上的离子浓度变化的方法。
动态法测定离子交换树脂总交换容量的步骤如下：1.样品准备：将一定量的湿树脂装填在柱上，并用适当的介质使树脂颗粒均匀分散。
2.溶液制备：用去离子水配制一定浓度的特定离子交换溶液。
3.装柱操作：将交换溶液从柱顶缓慢加入柱中，使其穿过树脂床层，溶液在树脂颗粒间流动，与树脂发生交换作用。
4.充分交换：让溶液在树脂床层中充分停留，使溶液与树脂交换达到平衡。
5.溶液收集：用收集瓶收集出流的溶液。
6.滴定或分析：用相应的检测方法（如滴定法、电位法、光谱法等）测定收集溶液中特定离子的浓度。
7.计算交换容量：根据出流溶液中离子浓度的变化，以及溶液流量、树脂用量等因素，计算出树脂的总交换容量。
总之，通过静态法和动态法测定离子交换树脂总交换容量，可以评估树脂的吸附能力及适用范围，为树脂的应用提供参考依据。
离子交换树脂含水量测定方法
本标准适用于在105～110℃下连续干燥而不发生化学变化的离子交换树脂含水量的测定。
1原理将吸收了平衡水量的离子交换树脂样品，用离心法除去颗粒外部水分后，称取一定量的样品，用烘干法除去内部水分，由质量的减少计算树脂的含水量。
2仪器和设备2.1玻璃离心过滤管：如右图。
2.2电动离心沉淀机：0～4000r/min(可调)；50mL离心管4支。
2.3烘箱：最高温度200℃，温度波动±2℃。
2.4架盘天平：感量0.1g，最大称量100g。
2.5干燥器：φ250mm，内放硅胶干燥剂。
2.6称量瓶：φ50mm×30mm。
2.7秒表：分度0.02s。
2.8分析天平：感量0.1mg。
3试验步骤3.1取样按GB5475—85《离子交换树脂取样方法》进行。
3.2试样的预处理按GB5476—85《离子交换树脂预处理方法》进行。
需要将树脂转为某一型态时，可将相应的电解质溶液通过上述预处理后的样品。
3.3将预处理好的树脂样品5～15mL装入离心过滤管内，在另一对称管内装入某一样品或水，然后放在架盘天平两边称量，用电导率(25℃)小于2μS/cm的少量纯水调整至两管质量相同。
3.4将离心过滤管放至电动离心沉淀机内，在2000±200r/min下离心5min，用秒表计时。
3.5取出离心过滤管，将样品倒入称量瓶内，盖严。
注：取出离心过滤管时，应防止分离出来的游离水重新进到树脂层中。
3.6在已恒重的两个称量瓶中分别称入上述树脂样品0.9～1.3g，准确至1mg。
3.7将称量瓶敞盖放入烘箱中，在105±3℃下烘2h。
3.8在烘箱中，将称量瓶盖严，取出置于干燥器内，冷却至室温(约20～30min)，在分析天平上称量。
4结果计算离子交换树脂含水量X(%)按下式计算：式中m1——空称量瓶的质量，g；m2——烘干前称量瓶和树脂样品的质量，g；m3——烘干后称量瓶和树脂样品的质量，g。
两次测定值之差不得大于0.29%，取两次测定值的算术平均值为测定结果。
离子交换柱设计计算公式
离子交换柱设计计算公式离子交换柱设计计算公式（1）计算交换柱处理负荷 G=Q（C—Cp）G—处理负荷 mol/hQ—处理水量 m3/hC—进水浓度mol/m3Cp—出水浓度mol/m3（2）计算所需树脂的总体积▽＝ＧＴ／ＥＯ▽＝树脂总体积m3T＝树脂再生周期hEO＝工作交换容量mol/m3（3）设计离子交换柱的直径D＝√（４Q/πV）D—离子交换柱直径mV—处理液在柱内流速m/h（4）计算离子交换柱高度h=4▽/(D2π)3.3.1h—树脂层高度mＨ—离子交换柱高度m Ｈ＝h(1+α)α—树脂清洗时膨胀率可按４０％－５０％考虑（5）离子交换再生液的计算再生剂的用量Ｍ＝q0E0▽M—再生剂的用量gQ0—再生剂耗量g/mol▽—饱和树脂的体积m3再生液的体积▽I=M／Ci▽I—在一定浓度下的再生液的体积LCi—再生液中所含再生剂的浓度g/l整个处理过程发生的化学反应（Na型阳离子交换柱）去除 2R—COONa＋M2+←→（R—COO）2M＋2Na+式中 M2=Ni2+,Cu2+,Zn2+,Pb2+,Co2+等再生（R—COO）2M＋2HCl←→2R—COOH＋MCl2转型 R—COOH＋NaOH←→R—COONa＋H2O采用弱酸双阳柱全饱和流程离子交换柱应去除的金属离子的物质的量，考虑到出水中金属离子的含量比较少（Cp≈0）Ni2+（220mg/L）物质的量浓度为C （1/2Ni2+）=7.48mmol/L Cu2+ (80mg/L)物质的量浓度为C （1/2Cu2+）=2.52mmol/LCo2+ (20mg/L)物质的量浓度为C （1/2Co2+）=0.59mmol/LFe3+ (10mg/L) 物质的量浓度为C （1/3Fe3+）=0.19mmol/LPb2+ （10mg/L）物质的量浓度为C （1/2Pb2+）=.1.035mmol/L Zn2+ (20mg/L) 物质的量浓度为C （1/2Zn2+）=.0.62mmol/L 合计 12.435mmol/L每日应去除金属离子负荷为G=Q（C—Cp）=700m3/d×(12.435—0)mmol/L=8704.5mol/d3.3.2计算Na型阳离子交换树脂交换塔所需树脂的体积，该弱酸阳树脂工作交换容量E0=1500mol/m3,决定树脂再生周期T=2d,所需树脂的体积▽＝ＧＴ／Ｅ0=(8704.5mol/d×2d)/1500mol/m3=11.606m3计算交换塔尺寸设交换塔直径D=1800mm(1.8m) 则树脂层厚度为h=4▽/(D2π)=(11.606m3×4)/(π×1.82)=4.6ma—考虑反冲洗时树脂的膨胀率α=50℅ 所以交换塔高Ｈ＝h(1+α)=4.6×（1+50℅）=6.84m采用2柱串联，则每柱的树脂深度为6.84/2=3.42m3.3.3计算交换塔阳树脂再生时的耗酸量，查表得HCL的再生剂耗量为 q0=50g/mol再生一次所需的酸量（M）为：Ｍ＝q0E0▽=50g/mol×1500mol/m3×11.606m3=870450g表见标注1如配成5％浓度的盐酸，查表得每升含盐酸质量51.2g，即浓度Chcl=51.2g/L.故所需5％的盐酸再生液体积：▽HCL=M/CHCL=870450g/(51.2g/l)=17000L再生周期为12h。
有机离子交换树脂交换容量的测定方法实验的数据处理
有机离子交换树脂交换容量的测定方法实验的数据处理
有机离子交换树脂的交换容量可以通过以下实验步骤和数据处理方法进行测定：
1. 准备工作：
- 将有机离子交换树脂样品称量一定量（一般为1g）放入离子交换柱中。
- 用足够的脱离水（例如去离子水）将交换柱洗涤干净。
2. 测定实验：
- 准备一组含有已知浓度的目标离子的溶液。
- 将一定量的这组溶液（一般为50 mL）通过交换柱，让溶液与树脂进行交换反应。
- 收集出口溶液。
3. 数据处理：
- 测定收集到的出口溶液中目标离子的浓度，可以使用相关分析方法，如离子色谱、原子吸收光谱等。
- 计算目标离子的交换量，即树脂跟目标离子进行交换的物质的质量差（初始溶液中目标离子的质量减去出口溶液中目标离子的质量）。
- 将目标离子的交换量除以树脂的质量，即可得到树脂的交换容量。
需要注意的是，上述实验过程和数据处理方法仅供参考，具体操作和数据处理应根据实际情况和实验目的进行优化和调整。