离子交换实验

2RH + CaCl2
R2Mg + 2HCl RCl + NaOH
2RH + MgCl2 ROH + NaCl
三、实验仪器、设备与药品
离子交换树脂装置一套、DDSJ-308A型电导率仪、秒表、直尺、氯 化钙
四、 试验水样
氯化钙溶液：浓度为100mg/L
五、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） 强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子树脂的预处理
表2交换实验记录
运行时间/min
出水电导率K1/µS/cm
出水pH1
运行流速 m/h
动态试验：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。每 个流速按每隔5min测一次出水的电导率（表3）。
表3 交换实验记录
运行流量 L/h
运行时间 min
出水电导率K1 µS/cm
用70～80°C浸洗树脂7～8次（阴离子树脂耐热性较差一 些，可用50～60°C热水），浸洗至浸出水不带褐色，然 后用1mol/L盐酸和1mol/LNaOH轮流浸洗，即按酸－碱 －酸－碱－酸顺序浸洗五次（阴离子树脂与之相反），
每次2h，浸泡体积为树脂体积的2～3倍。酸碱互换时应 用水进行洗涤，五次浸泡结束后用去离子水洗涤至溶液
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：
出水pH1
（5） 反洗。 冲洗水用自来水，反洗时间15min，反洗结束后 将水放到水面高于树脂表面10cm左右，反洗的目的是 松动树脂层，使再生液能均匀渗入层中，与交换剂颗粒 充分接触；二是把过滤过程中产生的破碎粒子和截流污 物冲走。
（6） 再生。强酸性阳离子树脂用1mol/L盐酸，强碱性阴离子 树脂用1mol/L氢氧化钠溶液再生。
（7） 清洗。清洗的目的是洗涤残留的再生液和再生时可能出 现的反应物。
（8） 清洗完毕结束实验，交换柱内的树脂应浸泡在水中。
六、数据处理与分析
（1） （κ0-κ1）为纵坐标，时间t为横坐标，绘制不同处理
时间和出水电导率变化曲线。
7、 思考题
（1） 确定达到出水水质要求的原水处理量。 （2） 有何进一步的设想？
实验一 离子交换实验
一、实验目的Βιβλιοθήκη 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
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
呈中性。
（3） 测定原水样电导率，测量交换柱内径及树脂层高度。 （表1）
表1 原水电导率及实验装置的有关数据
原水电导率K0 µS/cm
原水pH0
交换柱内径 cm
阳离子树脂层高度 阳离子树脂层高度
cm
cm
（4） 离子交换。（本实验只考虑静态实验） 静态试验：用配好的水样，加满阴阳离子交换柱，分别测量 10min、20min、30min 40min出水的电导率和pH值。记录（表 2）。