离子交换软化实验报告资料
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）
离子交换软化法
如何实现再生？
2
交交 换
换器
1
器
3 排 水
5 排 水
4 6
开启阀2、5 ，其它阀关闭 Nhomakorabea原水
2.运行操作
盐液
(3) 正洗
正洗的目的是清 除残余的再生液 和再生时的生成 物。
如何实现正洗？
2
交交 换
换器
1
器
3 排 水
5 排 水
4 6
开启阀1、5，其它阀关闭
原水
全自动钠离子交换软水系统选择：
第一步: 系统参数数据分析 第二步: 系统方案选择
预处理系统, 软化处理系统, 水质监测系统, 出水硬度调节 系统, 供水系统五大部分组成 第三步: 软化交换器计算 1. 交换器直径 2. 交换器高度 3. 反洗流量孔板 4. 射流器 5. 盐箱注水量 6. 盐箱注水孔板 7. 树脂型号及配置量 第四部: 确定系统方案
常见水处理的方法：
加药水处理 水 处 理
化学水处理
预处理 去除水中的悬浮物及胶体物质
软化处理 去除水中的碱度
沉淀软化 离子交换软化
综合处理或降碱处理 去除硬度、降低碱度
除盐处理 去除水中的各种盐类
除氧处理 去除水中溶解的氧气
一、离子交换软化法基本原理及离子交换剂
1、离子交换剂 能用自己的阳离子把水中的钙和镁离子置换出来的物质 叫做离子交换剂。 常用为合成树脂：NaR、HR、NH4R。 2、离子交换软化法基本原理 交换剂上的阳离子置换水中的Ca2+和Mg2+，使硬水变成 了软水。
全自动钠离子交换软水系统技术参数： 1. 原水硬度: 一级钠:< 8mmol/L 二级钠: ≥ 8mmol/L 2. 出水硬度: 蒸汽锅炉标准≤ 0.03mmol/L 或根据用户要求, 分别 满足不同用途的需求 3. 水质要求:
树脂软化实验报告
一、实验目的本实验旨在探究离子交换树脂在软化水处理中的应用效果，通过实验验证树脂软化水的能力，并分析影响软化效果的因素。
二、实验原理树脂软化水处理是利用离子交换树脂对水中的钙、镁离子进行选择性吸附，从而降低水的硬度。
实验中使用的离子交换树脂为弱酸阳离子交换树脂，其软化原理如下：当水通过树脂层时，树脂上的H+离子与水中的Ca2+、Mg2+离子发生交换反应，生成不溶于水的Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2，从而达到软化水的目的。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 水样：硬度为200mg/L的模拟硬水- 树脂：弱酸阳离子交换树脂- 碳酸钠溶液：0.5mol/L- 盐酸溶液：0.5mol/L2. 实验仪器：- 水样过滤器- 树脂柱- 量筒- 烧杯- pH计- 离子色谱仪四、实验步骤1. 准备实验装置：将树脂装入树脂柱，连接好水样过滤器、量筒、烧杯等实验仪器。
2. 水样预处理：将模拟硬水通过水样过滤器，去除悬浮物和杂质。
3. 树脂预处理：将树脂用5%的碳酸钠溶液浸泡24小时，然后用去离子水冲洗至流出水无白色浑浊。
4. 装柱：将预处理好的树脂装入树脂柱，确保树脂层均匀。
5. 树脂饱和：用去离子水冲洗树脂柱，直至流出水的pH值稳定。
6. 树脂软化实验：- 将预处理好的模拟硬水通过树脂柱，流速为1.0L/h。
- 收集流出水，测定流出水的硬度。
- 计算树脂的软化效率。
7. 树脂再生实验：- 用0.5mol/L的盐酸溶液对树脂进行再生。
- 收集再生液，测定再生液的离子浓度。
- 计算树脂的再生效率。
五、实验结果与分析1. 树脂软化效果：- 实验结果表明，树脂对模拟硬水的软化效果较好，软化效率达到90%以上。
- 随着树脂使用时间的延长，软化效果逐渐降低，说明树脂存在饱和现象。
2. 影响树脂软化效果的因素：- 树脂的粒径：实验结果表明，树脂粒径越小，软化效果越好。
- 水样pH值：实验结果表明，水样pH值在6.5-8.5范围内，树脂软化效果较好。
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。
离子交换软化实验报告
离子交换软化实验报告一、实验目的1.了解离子交换的基本原理；2.学习使用离子交换树脂软化水；3.探究影响离子交换效果的因素。
二、实验原理离子交换是一种通过树脂中阳离子与阴离子之间的置换反应，从而实现水中离子的去除的方法。
在本实验中，我们采用强酸树脂交换过程中的逆反应，即将树脂置于硫酸溶液中，将树脂中吸附的阳离子释放出来，实现软化水的效果。
三、实验步骤1.取一定量的强酸树脂样品，用蒸馏水反复洗涤至中性；2.将树脂装入离子交换柱中，接好取样装置；3.取一定量的硫酸溶液，放入离子交换柱中，开始进行交换过程；4.收集交换后的溶液，测定水中钙、镁离子的浓度；5.根据测定结果计算软化率。
四、实验结果经过离子交换处理后，我们测得水中钙、镁离子的浓度分别为0.02mol/L和0.005mol/L，软化率为80%。
五、实验讨论1.离子交换树脂的选择：本实验使用的是强酸树脂，这是因为强酸树脂具有良好的离子交换能力，可以高效去除水中的钙、镁离子。
2.硫酸浓度的选择：硫酸的浓度选择会影响离子交换的效果，浓度越高则交换反应越充分。
根据实验经验，我们选择了适中的硫酸浓度，以保证良好的离子交换效果。
3.软化率的计算：软化率可以通过测定水中钙、镁离子的浓度来计算得出，软化率越高说明水中钙、镁离子的去除效果越好。
六、实验结论通过本实验，我们成功地使用离子交换树脂软化了水样。
经过离子交换处理后，水中钙、镁离子的浓度明显下降，软化率达到了80%。
实验结果表明离子交换树脂是一种高效去除水中离子的方法。
七、实验总结通过本实验，我们深入了解了离子交换的基本原理，并学会了使用离子交换树脂软化水。
实验中我们还发现，离子交换树脂的选择和硫酸溶液的浓度都会影响离子交换效果。
在今后的实践中，我们可以根据具体情况选择不同的离子交换树脂和调整交换条件，以实现更好的软化效果。
以上是本次离子交换软化实验的报告。
第4节 离子交换软化
第4节离子交换软化一、阳离子交换树脂特性分强酸和弱酸。
强酸主要有RNa 和RH。
1．RNa2RNa + Ca2 +--- R2Ca + 2Na+2RNa + Mg2+ --- R2Mg + 2Na+特点：去除碳酸盐和非碳酸盐硬度，总含盐量（阳离子总重量）有所变化，但碱度不变。
2．RH碳酸盐硬度，生成CO2、H2O―――同时碱度也去除了。
非碳酸盐硬度，生成H2SO4，HCl ――出水酸性对于Na+, RH + NaCl ---RNa +HCl --- 产生钠型树脂，但不起软化作用出水水质变化见图21－14。
※开始时出水呈酸性。
※Na＋开始泄漏时，出水酸度急剧下降。
※之后，RH交换转变为RNa型运行模式，对Ca和Mg仍有交换能力。
出水Na离子逐渐超过原水中的浓度，呈碱性。
※然后硬度离子开始泄漏出水中离子泄漏的顺序为：H＋、Na＋、Mg2＋、Ca2＋失效点控制：脱碱，以Na泄漏为准软化，以硬度离子泄漏为准。
由于电离较弱，只能去除碳酸盐硬度2RCOOH + Ca(HCO3)2 ----- (RCOO)2Ca + 2H2O +CO2↑但交换容量大（活性基团多），比强酸型高一倍。
再生容易。
二、离子交换软化系统1．RNa 系统原水碱度低（因为RNa不能去除碱度），不要求降低碱度的情况。
可采用一级或二级串联。
2．脱碱软化系统1〕HA原：进水碱度A混：混合水中的残留碱度S：进水中SO42－、Cl－含量之和, 当量浓度Q H：进RH水量，Q N：进RNa水量※第一种情况：RH以Na＋泄漏为准经RH产生的强酸量S Q H经RNa后的碱度A原Q N =A原(Q-Q H)混合水中的剩余碱度Q A混物料平衡:A原(Q-Q H) – S Q H＝A混QQ H＝(A原－A混)/（A原＋S）×QQ N＝（A混＋S）/（A原＋S）×Q※第二种情况：RH以硬度离子的泄漏为准。
此时，RH只是用来去除水中的硬度，因此，在一个运行周期的出水中Na+的平均含量和原水中的Na+含量相同，RH出水酸度的平均值和原水中的非碳酸盐硬度相当，而不是和原水中的强酸根含量相当。
阳离子交换软化及除碱
CaR2 + 2 NH 4Cl = 2 NH 4 R + CaCl 2 MgR2 + 2 NH 4Cl = 2 NH 4 R + MgCl 2
②. 软化 对碳酸盐硬度
2 NH 4 R + Ca ( HCO3 ) 2 = CaR2 + 2 NH 4 HCO3
2 NH 4 R + Mg ( HCO3 ) 2 = MgR2 + 2 NH 4 HCO3 对非碳酸盐硬度 2 NH 4 R + CaSO4 = CaR2 + ( NH 4 ) 2 SO4
③. 比较 并联系统 部分原水进入钠离子交换器； 减少成本 严格控制水量比例，监督避免 氢－钠离子交换器的混合水量 呈酸性。可靠性较差，控制要 求高 串联系统 全部原水最后都通过钠离子交 换器；系统投资较高 最后水无酸性，可靠性好
（二）、铵－钠离子交换原理及系统（NH4R）
1. 铵离子交换软化原理
2 NH 4 R + CaCl2 = CaR2 + 2 NH 4Cl
2 NH 4 R + MgSO4 = MgR2 + ( NH 4 ) 2 SO4 2 NH 4 R + MgCl2 = MgR2 + 2 NH 4Cl
加热
NH 4 HCO3 ∆NH 3 ↑ +CO2 ↑ + H 2O ( NH 4 ) 2 SO4 ∆ 2 NH 3 ↑ + H 2 SO4
三、离子交换除碱
（一）、氢－钠离子交换原理及系统
1. 氢离子交换软化除碱原理
若用酸溶液去还原离子交换剂（1～2％H2SO4），则生成 氢离子交换剂 ①. 还原
CaR2 + H 2 SO4 = 2 HR + CaSO4 MgR2 + H 2 SO4 = 2 HR + MgSO4
离子交换软化实验报告
离子交换软化实验报告离子交换实验课程名称：水处理工程实验指导老师：胡宏实验名称：离子交换实验类型：________________同组学生姓名：陈巧丽、林蓓等一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）五、实验数据记录和处理七、讨论、心得四、操作方法和实验步骤六、实验结果与分析（必填）实验报告一、实验目的和要求离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和废水中的离子进行交换反应而除去废水中有害离子的方法。
离子交换是一种特殊吸附过程，通常是可逆性化学吸附；其特点是吸附水中离子化物质，并进行等电荷的离子交换。
离子交换剂分无机的离子交换剂如天然沸石，人工合成沸石，及有机的离子交换剂如磺化煤和各种离子交换树脂。
在应用离子交换法进行水处理时，需要根据离子交换树脂的性能设计离子交换设备，决定交换设备的运行周期和再生处理。
通过本实验希望达到下述目的：1) 加深对离子交换基本理论的理解；学会离子交换树脂的鉴别；2) 学会离子交换设备操作方法；3) 学会使用手持式盐度计，掌握pH计、电导率仪的校正及测量方法。
二、实验内容和原理由于离子交换树脂具有交换基因，其中的可游离交换离子能与水中的同性离子进行等当量交换。
用酸性阳离子交换树脂除去水中阳离子，反应式如下：nRH + M+n →RnM + nH+M——阳离子n——离子价数R——交换树脂用碱性阴离子交换树脂除去水中的阴离子，反应式如下：nROH + Y?n →RnY + nOH-Y——阴离子离子交换法是固体吸附的一种特殊形式，因此也可以用解吸法来解吸，进行树脂再生。
本实验采用自来水为进水，进行离子交换处理。
因为自来水中含有较多量的阴、阳离子，如Clˉ，NH4+，Ca，Mg，Fe，Al，K，Na等。
在某些工农业生产、科研、医疗卫生等工作中所用的水，以及某些废水深度处理过程中，都需要除去水中的这些离子。
而采用离子交换树脂来达到目的是可行的方法。
离子交换软化法
离子交换软化法一、软化原理离子交换软化主要是利用树脂的吸附交换功能，将水中主要钙镁离子去除的过程，钠离子交换器中的软化反应如下：2R N a+C a(H C O3)2→R2C a+2N a H C O32R N a+M g(H C O3)2→R2M g+2N a H C O3从以上反应可看出取代了原水中的C a2+M g2+，因而水得以软化，该法处理使水的含盐量略有增加，碱度保持不变。
二、处理工艺在原无阀滤池之后增设钠离子交换器，具体工艺如下：井水深井泵无阀滤池阳离子交换器清水池用户三、工艺说明主设备为钠离子交换器。
用方只要求部分软化，钠离子交换器处理能力按100m3/h设计，多余水量溢流至清水池，有关参数如下：1、钠离子交换器，采用逆流再生强酸钠离子交换器（1）设计滤速32m/h（2）柱体直径φ2000×3000，截面积 3.14M2（3）树脂填装高度 1.8m，约 5.65m3强酸型钠离子交换树脂（001×7）（4）钠离子交换容量按1500g-e/m3计，原水中C a2+M g2+离子总量8.88g-e/m3，再生周期为T=(5.65×1500)/(8.88×100)=9.5小时（5）逆流再生比耗取 1.3，则再生一次需用盐（N a C l）5.65×1500×58.5×1.3=643.5K g N a c l（6）吨水盐耗643.5/（160×9.5）=0.42K g N a c l/m3·水（7）市售工业650元/吨，则吨水增加成本：0.42×650/1000=0.27元/m3·水2、再生系统设 1.5×1.5×1.4溶盐箱1个，有效体积 2.7m3则盐溶液浓度为643.5/(643.5+2700)=20%再生时盐溶液浓度控制在8%左右，稀释比例1：2.5，控制再生泵吸口盐水、淡水溶液流量。
最全=软化实验方案加报告(含硬度、碱度检测方法)
最全=软化实验方案加报告(含硬度、碱度检测方法)化学软化实验报告实验人：报告整理：2016年9月日1、实验背景为节约水资源，污水厂采用RO系统对中间水池汇集的水进行处理后回用。
轻污染废水重污染废水碱度（mg/L）硬度（mg/L）硫酸根（mg/L）钙离子（mg/L）镁离子（mg/L）CO2（mg/L）由表中可以看出，轻、重污染废水处理后汇集于中间水池的水硬度高、碱度较低，并含有一定浓度的硫酸根。
2、实验目的水总硬度是指水中Ca2+、Mg2+的总量，通常是以离子形式存在。
含量多的硬度大，反之则小。
硬度又分为暂时性硬度和永久性硬度。
由于水中含有重碳酸钙与重碳酸镁而形成的硬度，经煮沸后可把硬度去掉，这种硬度称为暂时性硬度，又叫碳酸盐硬度，水中含硫酸钙和硫酸镁等盐类物质而形成的硬度，经煮沸后不能去除的硬度，称为永久性硬度。
以上两种硬度合称为总硬度。
在反渗透过程中，纯净的水会通过半透膜，而水中的钙镁离子就会被截留在浓水一端，一部分会随着浓水的排放而冲走，一部分会滞留在半透膜的表面上，难溶盐在超过其饱和极限时，会以固体或胶体形式析出，例如碳酸钙、碳酸镁等。
在膜面上形成结垢，降低RO 膜的通量，增加运行压力和压力降，并导致回收率下降、产品水质下降。
这种在膜面上形成沉积层的现象叫做膜污染。
所以必须降低RO系统进水的硬度，防止CaCO3、CaSO4等难溶盐结垢。
本实验的目的减少垢的产生，保证膜通量与产水量，延长设备清洗周期与使用寿命。
为实现此目的，采用化学软化方法降低RO系统进水的硬度、碱度，通过实验确定药剂投加量，加药反应时间、沉淀时间，并优化反应参数。
3、实验方法石灰软化法通常对硬度高、碱度高的水适用，且只适用于暂硬高、永硬低的水质处理。
为避免投加生石灰（CaO）产生的灰尘污染，通常先将生石灰制成消石灰Ca(OH)2（即熟石灰）使用。
对硬度高、碱度低的水，即永硬高的水，采用石灰-纯碱软化法，加石灰的同时再投加适量的纯碱（NaCO3又称苏打）。
离子交换软化水实验
《离子交换软化实验》适用专业：环境工程学时：4一、实验目的（1）加深对离子交换树脂交换容量的理解（2）掌握测定离子交换树脂交换容量的方法（3）掌握离子交换柱的运行过程二、实验原理交换容量是交换树脂最重要的性能，它定量地表示数值交换能力的大小，树脂交换容量在理论上可以从树脂单元结构粗略地计算出来。
三、实验设备与试剂仪器：分析天平烘箱干燥器250ml三角烧瓶(2个) 10ml移液管(2支) 碱式滴定管离子交换软化装置离子除盐装置50ml量筒（2个）烧杯药品：阳离子交换树脂1mol/LHCl(1000ml) 1mol/LNaOH(1000ml)0.5mol/LNaCl(1000ml) 1%的酚酞乙醇四、实验步骤（1）阳离子交换树脂的预处理：取样品约10g用1mol/L盐酸及1mol/L NaOH轮流浸泡，即按酸-碱-酸-碱-酸的顺序浸泡5次，每次2 h，浸泡体积约为树脂体积的2~3倍，在酸碱互换时应用200ml无离子水进行洗涤，5次浸泡结束用无离子水洗涤至溶液呈中性。
（2）测阳离子交换树脂的交换树脂固体含量（%）：称取双份1.0000 g的样品，将其中一份放入105~1100C的烘箱中约2h，烘干至恒重后放入氯化钙干燥器中冷却至室温，称重，记录干燥后的树脂质量固体含量=干燥后的树脂质量╳100/样品质量（3）阳离子交换树脂交换容量的测定，将一份1.0000 g的样品置于250mL的三角瓶中，投加0.5mol/LNaCl溶液摇动5min，放置2h后加入1%的酚酞指示剂3滴，用标准0.1000mol/LNaOH溶液进行滴定，至呈微红色15s不退，即为终点，记录NaOH标准溶液的物质的量浓度及用量。
表1 阳离子交换树脂交换容量测定记录五、实验结果整理（1）根据实验测定数据计算树脂固体含量（2）根据实验测定数据计算树脂交换容量六、离子软化（除盐）实验设计（自行设计部分）（1）目的：加深对离子交换（除盐）基本理论的理解，熟悉固定床运行操作过程。
离子交换法工艺实习报告
实习报告实习单位：某水处理公司实习时间：2023年7月1日至2023年7月31日实习内容：离子交换法工艺一、实习背景随着我国经济的快速发展，工业生产对水资源的需求越来越大，同时，工业生产过程中产生的废水对环境的污染也越来越严重。
为了保护水资源，减少环境污染，我国政府高度重视废水处理工作，并对水处理技术提出了更高的要求。
离子交换法作为一种成熟的水处理技术，在废水处理领域得到了广泛的应用。
本次实习旨在了解并掌握离子交换法工艺的工作原理和操作流程，为今后的工作打下基础。
二、实习目的1. 掌握离子交换法工艺的基本原理及操作方法；2. 熟悉离子交换树脂的选用、再生及维护；3. 了解离子交换法在水处理中的应用及效果；4. 提高实际操作能力，为今后的工作积累经验。
三、实习内容1. 离子交换法的基本原理离子交换法是利用离子交换树脂将水中的有害离子去除或回收的一种水处理方法。
离子交换树脂具有大量的交换基团，能够与水中的离子发生交换反应，将有害离子吸附在树脂上，从而达到净化水的目的。
2. 离子交换树脂的选用与再生根据水质特点及处理要求，选择合适的离子交换树脂。
本次实习中，我们主要使用了强酸性阳离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂。
离子交换树脂在使用过程中，会逐渐失效，需要定期进行再生。
再生方法有酸碱再生、氯化钠再生等。
3. 离子交换法操作流程（1）预处理：对废水进行过滤、除杂，提高离子交换效果；（2）树脂填充：将离子交换树脂填充到离子交换柱中；（3）吸附：将废水流经离子交换柱，使有害离子被树脂吸附；（4）洗涤：用蒸馏水或去离子水对树脂进行洗涤，去除吸附在树脂上的杂质；（5）解吸：用盐酸等解吸剂将吸附在树脂上的有害离子释放出来；（6）再生：用酸碱或氯化钠对树脂进行再生，恢复其交换能力。
4. 实习成果通过本次实习，我掌握了离子交换法的基本原理、操作流程及注意事项。
在实际操作过程中，我参与了废水的预处理、树脂填充、吸附、洗涤、解吸、再生等环节，对离子交换法工艺有了更深入的了解。
试验7离子交换法处理硬水
二、原理
水总硬度是指水中Ca2+、Mg2+的总量 本实验用强酸型阳离子交换树脂（用RSO3H 表示）处理硬水，接触的界面发生可逆离子 交换交换，交换反应为：
由于水中的钙离子被离子交换树脂置换，从 而达到去除水中硬度的目的。
二、原理（二）
离子交换反应是可逆的，上述反应不断消 耗RSO3H树脂，当树脂饱和后，可用一定 浓度的酸再生树脂，交换反应为：
?????hcarsocahrsos22232二原理二?离子交换反应是可逆的上述反应不断消耗耗rso3h树脂当树脂饱和后可用一定浓度的酸再生树脂交换反应为
实验七 离子交换法处理硬水
一、目的
了解用离子交换法处理硬水原理和方法； 了解离子交换树脂的一般使用方法； 掌握测定水的硬度的方法
2RSOS H Ca 2 (RSO 3 )2 Ca 2H
离子交换法软化水的原理？
如果水中存在大量的铁离子，能不能直接 用强酸型离子交换树脂处理水，达到降低 水的硬度的目的?
三、实验器材和试剂
器材 强酸型离子交换柱 ，酸式滴定管
试剂 EDTA， CaCl2，NaCl
四、实验步骤
原水：储水箱中注满自来水，将CaCl2倒入并开 启循环搅拌泵，使水循环搅拌。取少许水样测定 其硬度度，调整原水硬度达到所要求的原水硬度 为止。 开启提升泵，出水阀，控制阀门开启度，使流量 达到规定值，记录开始时间。 过滤刚开始的30分钟至1小时内，可每间隔10分 钟取样1次，当出水稳定后，则每间隔30分钟取 样1次。当出水硬度明显上升时，说明浊质即将 穿透滤层，此时可每间隔10分钟取样1次，直至 过滤结束；
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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Ca 2+及Mg 2+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Ca 2+和Mg 2+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2RNa +{Ca (HCO 3)2CaCl 2CaSO 4}→R 2Ca +{2NaHCO 32NaCl Na 2SO 4}2RNa +{Mg (HCO 3)2MgCl 2MgSO 4}→R 2Mg +{2NaHCO 32NaCl Na 2SO 4}再生R 2Ca +2NaCl →2RNa +CaCl 2 R 2Mg +2NaCl →2RNa +MgCl 2（2）氢离子交换 交换2RH +{Ca (HCO 3)2CaCl 2CaSO 4}→R 2Ca +{2H 2CO 32HCl H 2SO 4}2RH +{Mg (HCO 3)2MgCl 2MgSO 4}→R 2Mg +{2H 2CO 32HCl H 2SO 4}再生R2Ca+{2HClH2SO4}→2RH+{CaCl2CaSO4}R2Mg+{2HClH2SO4}→2RH+{MgCl2MgSO4}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。
(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，交换柱内树脂应浸泡在水中。
4数据记录与整理表4-1 原水硬度及实验装置有关数据表4-2 交换实验记录表4-3 反洗记录表4-4再生记录表4-5清洗记录注：①EDTA 二钠的浓度为C=10mmol/L②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) 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C̅=4.5+4.1=4.3 mg/L相对偏差δ=4.5−4.34.3×100%=4.65%<5%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，水不能进入树脂内部。
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以树脂清洗历时为横坐标、出水硬度为纵坐标，绘制两者之间的关系曲线如图5-2所示。
图5-2 清洗历时与出水硬度关系曲线由上图可以看出，清洗历时为5 min时，出水硬度大于10 mg/L，此时的出水硬度是偏大的，故仍需继续清洗；当清洗历时延长到10 min时，对应的出水硬度已降至4.0 mg/L，基本满足出水要求；清洗历时达到15 min时，出水硬度为4.5 mg/L，与10 min时的数值相近，说明此时出水硬度已基本达到稳定，可结束清洗工作，无需再进一步清洗。
6误差分析(1)本次实验滴定所用的体积都极小，对操作技术和仪器质量都要求极高，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)实验所用的离子交换树脂是上午组使用过的，如果上午组对树脂的再生过程控制得不好，将对本次实验树脂的软化性能造成一定影响。
(3)由于溶液由紫红色变为天蓝色极为迅速，且在终点前即使再滴加半滴，也会使终点颜色过于深色，因此，滴定过程色差的判断误差会对硬度的测定结果产生影响。
7思考与讨论7.1影响离子交换容量的因素（1）流速(gpm/ft，m/h)通常流速越大离子交换所需要的工作层越大，树脂有效利用率会下降，但产水能力会提高。
反之流速越小所需的工作层越少，树脂利用率增加，但产水能力下降。
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。
树脂里面能提供80%交换容量。
合理的交换流速对提高设备产水能力及交换能力是非常重要的，一般建议运行流速控制在（中国20-30m/h，美国4-10pm/ft2）小型全自动钠离子交换器装置可适当提高。
（2）水与树脂的接触时间：（gpm/ft3）水与树脂的接触时间越长，交换越充分，但相对单位树脂的产水能力下降，接触的时间越短，交换越充分，单位树脂的交换能力下降，而单位树脂的产水能力提高。
因此合理的接触时间对于软化器的经济运行非常重要。
一般建议1.0-5.0gpm/ft3树脂或8-4bv/h。
（每小时流量为树脂装载量的八至四十倍）（3）树脂层的高度离子交换柱树脂层越低，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，树脂层高度造成的流速对其交换能力的影响可降到比较低的程度。
（4）温度水温增加能同时加快内扩散，提高交换能力，无论是运行或再生，适当地提高水温对于离子交换是有益的。
（5）再生剂质量(NaCl)再生剂纯度度越高，树脂的再生度越高，出水的离子泄露量越少，因此提高再生剂纯度及运用软化水溶盐可提高再生度。
（6）再生液流量通常再生液流量越小获得的再生效果越好。
但过低的再生液流量会使再生时间过长，易使再生剂绕过树脂表面再生。
因此一般要求再生液流量在0.25-0.9gpm/ft3(或顺洗流量4-6m/h，逆流再生2-3m/h)。
（7）再生液浓度根据离子平衡原理，再生液浓度提高，可以使树脂的交换能力提高，但再生剂用量一定的条件下，再生液浓度过高，会缩短再生液与树脂的接触时间，从而降低了再生效果。
一般盐液浓度控制在10%左右为宜。
（9）再生剂用量树脂的交换在再生理论上是按等当量进行即1mol的再生剂可恢复一个1mol 的交换容量，(即使用58.43的NaCl)。
但实际上再生剂的耗量要比理论值大得多。
实验证明再生剂用量越多，获得的树脂工作交换容量越大。
出水质量越好。
但随着再生剂用量的不断增加，工作交换容量的提高会越来越少。
经济性会不断下降。
因此再生耗盐，应根据不同的原水水质，再保证一定的交换能力及水质条件下，尽可能选用比较经济合理的耗盐量。
（9）树脂不同的树脂所提供的交换能力是不一样的。
通常锅炉用全自动钠离子交换器要求使用的树脂其交联度不应低于7。
7.2影响离子交换树脂再生的因素离子交换树脂再生长度的好坏，和许多因素有关，再生剂用量、浓度、温度和流速等都是影响再生过程的主要因素。
（1）再生剂的用量从理论分析，再生剂用量应与树脂工作交换容量相当，但实际上由于交换反应是可逆的，再生剂用量需远远超过理论用量才能满足足够的再生度要求，再生剂的比耗增加，可以提高交换树脂的再生程度，但当比耗增加到一定程度后，再继续增加比例，再生程度提高很少，所以用过高的比耗是不经济的，因此，实际操作过程中通常再生剂用量为理论用量的3-4倍，树脂的工作交换容量可以恢复到原来的70%-80%。
（2）再生剂浓度一般而言，再生剂的浓度越大，再生程度越高，但当再生剂的用量一定时，再生剂浓度增高，会使再生液的体积流量减少，与树脂的接触时间缩短而且可能产生不均匀的再生反应，再生效果下降，导致制水周期缩短，再生次数增加，酸碱用量增大，所以生产上需要合理的控制再生剂的浓度。
（3）再生剂的流速再生剂的流速应控制适宜以保证再生反应充分，再生反应流速主要取决于离子的扩散速度，但同时与离子的价态有关，一般价态越高所需反应时间越长，再生剂流速过快，有利于离子的扩散，但却减少再生剂与树脂的接触时间，再生效果反而可能降低，流速太小则不利于离子扩散，再生效果也会受到影响，（4）再生液温度提高再生液的温度，能同时加快内扩散和外扩散，虽然对提高树脂再生效果有利，同时提高温度能大大改善对树脂中的铁、铜以及其氧化物和硅杂质的清除程度，但由于树脂热稳定性的限制，再生剂的温度不宜过高，一般控制在25-40度为宜。