3(专)离子交换除盐实验

实验三离子交换除盐实验

一实验目的

1．熟悉顺流再生固定床运行的操作过程。

2．加深对阳离子交换和阴离子交换基本理论的理解。

3．了解离子交换法在水处理中作用与原理。

二实验原理

离子交换过程可以看做是固相的离子交换树脂与液相中电解质之间的化学置换反应，其反应一般都是可逆的。

本实验采用国产001×7（711）强酸树脂和201×4（711）强碱树脂把水中的成盐离子（阳、阴离子）除掉，这种方法称为水的化学除盐处理。原水通过装有阳离子交换树脂的交换器时，水中的阳离子如Ca2+、Mg2+、K+、Na+等离子便与树脂是的可交换离子（H+）交换；接着通过装有阴离子交换树脂的交换器时，水中的阴离子Cl-、SO42-、HCO3-等与树脂中的可交换离子（OH-）交换。基本反应如下：

1/2Ca2+1/2SO42-1/2Ca2+1/2SO42-

RH+ ＋1/2Mg2+Cl-=== R 1/2Mg2++ H+Cl-

Na+HCO3-Na+HCO3-

K+HSiO3-K+HSiO3-

1/2SO42-1/2SO42-

ROH-+ H+Cl-==== R Cl-+ H2O

HCO3-HCO3-

HSiO3-HSiO3-

经过上述阴、阳离子交换器处理的水，水中的盐分被除去，此即为一级复床的除盐处理。树脂使用失效后要进行再生即把树脂上吸附的阴、阳离子置换出来，代之以新的可交换离子。阳离子交换树脂用HCl或H2SO4再生，阴离子交换树脂用NaOH再生。基本反应式如下：R2Ca + 2HCl → 2RH + CaCl2

R2Mg + 2HCl → 2RH + MgCl2

RCl + NaOH → ROH + NaCl

三实验仪器、设备与药品

阴阳离子交换树脂

离子交换树脂装置一套

电导率仪，

秒表

pH计

四实验步骤

1．熟悉装置。研究管路连接方式、明白阀门作用、弄懂管路流程。

2．连接装置。将两个交换柱串联起来：水箱进水→阴离子柱→阳离子柱→出水，反复研究，确保各路连接管无误（忘关阀门漏水、漏开阀门成死路）后启动水泵进水。

3．离子交换。水样按照一定的流速通过串联的阴阳离子交换柱。通过流量计调节流量，在不同的流速下试验。设定一个流速，运行8min后测测定（连续三次，求平均值）出水的电导率和pH值。记录于表中。

4．反洗。离子交换完毕，用自来水正洗、反洗各15min，反洗结束后将水放到水面高于树脂表面10cm右，反洗的目的一是松动树脂层，驱赶交换过程中的气泡；二是把过滤过程中产生的破碎粒子和截流污物冲走。

5．反洗完毕结束实验，必须保证交换柱内水面高于树脂层面。

五实验结果整理

1．记录实验设备和操作的基本参数：

实验日期：年月日

离子交换树脂参数：

阳离子交换树脂：

阴离子交换树脂：

水样来源：

酸度计型号：

电导率仪型号：

测定原水电导率，测量交换柱内径及树脂层高度。

表3-1 原水电导率及实验装置的有关数据

2．交换过程记录表。

表3-2 交换实验记录

3．绘制不同运行流速与出水电导率关系的变化曲线图（必须用坐标纸绘制），并说明结果。

4．观察阴阳离子交换树脂，及反冲洗过程的难以程度，说明两种树脂的外观、形态等区别。并回答新鲜树脂如何预处理？