离子交换除盐实验

离子交换除盐实验报告离子交换除盐实验报告引言：离子交换是一种常见的除盐方法，通过交换树脂材料吸附水中的离子，实现除去水中的盐分。

本实验旨在通过离子交换除盐实验，探究离子交换技术在水处理中的应用和效果。

一、实验目的本实验旨在通过离子交换除盐实验，探究离子交换技术在水处理中的应用和效果。

二、实验原理离子交换是一种通过树脂材料吸附和释放离子的过程。

树脂是一种高分子化合物，其具有特定的结构和功能，可以选择性地吸附或释放特定的离子。

离子交换除盐实验中，我们使用的是阴离子交换树脂。

该树脂上带有正电荷的离子，可以吸附水中的阴离子，如氯离子、硝酸根离子等。

当水通过离子交换树脂时，树脂会吸附水中的阴离子，并释放出等量的阳离子，如钠离子、钙离子等。

三、实验步骤1. 准备实验所需材料：离子交换树脂、蒸馏水、离子交换柱、试管、移液器等。

2. 将离子交换树脂放入离子交换柱中，并用蒸馏水洗净。

3. 将待处理水样倒入离子交换柱中，让水通过离子交换树脂。

4. 收集通过离子交换柱的水样，进行离子浓度测定。

5. 将处理后的水样与原始水样进行对比分析。

四、实验结果与分析通过离子交换除盐实验，我们得到了处理后的水样和原始水样的离子浓度数据。

根据数据分析，我们可以得出以下结论：1. 经过离子交换处理后，水样中的阴离子浓度明显降低，阳离子浓度有所增加。

2. 离子交换树脂对不同离子的吸附效果有所差异，某些离子可能被部分保留在树脂中，导致处理后的水样中仍含有少量的盐分。

3. 离子交换除盐技术可以有效降低水中的盐分，提高水的质量。

五、实验总结通过离子交换除盐实验，我们了解了离子交换技术在水处理中的应用和效果。

离子交换除盐技术可以有效去除水中的盐分，提高水的质量。

然而，在实际应用中，我们还需要考虑离子交换树脂的选择、树脂的再生和替换等问题，以确保离子交换除盐技术的持续有效性。

六、参考文献[1] Smith, K. C., & Wegrzyn, J. (2012). Ion exchange in analytical chemistry. Journal of Chromatography A, 1221, 84-103.[2] Sengupta, A. K., & Clifford, D. A. (2012). Water purification by ion exchange. Chemical Reviews, 112(4), 2171-2202.以上为离子交换除盐实验报告的主要内容，通过实验步骤、实验结果与分析以及实验总结，我们可以对离子交换技术在水处理中的应用和效果有一个初步的了解。

离子交换除盐实验报告
实验目的，通过离子交换技术，去除水中的硬度离子，净化水质。

实验原理，离子交换是指利用离子交换树脂将水中的阳离子和阴离子与树脂上
的其他离子进行置换的过程。

在本实验中，我们将利用离子交换树脂去除水中的钙离子和镁离子，从而净化水质。

实验步骤：
1. 准备工作，将离子交换树脂充分浸泡在水中，使其充分膨胀。

2. 样品采集，取一定量的自来水样品，作为实验的原始水样。

3. 进行离子交换，将浸泡后的离子交换树脂装入离子交换柱中，将原始水样通
过离子交换柱进行处理，观察处理后的水质变化。

4. 检测水质，对处理前后的水样进行pH值、硬度等指标的检测，比较处理前
后的差异。

实验结果：
经过离子交换处理后，水样的硬度明显降低，pH值也有所变化。

经过对比分析，处理后的水质明显更加清洁、柔和，去除了原始水样中的大部分硬度离子。

实验结论：
离子交换技术可以有效去除水中的硬度离子，净化水质。

通过本次实验，我们
验证了离子交换技术的可行性，为水质净化提供了一种新的思路和方法。

实验注意事项：
1. 在进行离子交换实验时，要注意操作规范，避免离子交换树脂的污染和损坏。

2. 实验过程中要注意安全，避免接触到化学品和实验设备，以免造成伤害。

3. 实验后要对实验设备和离子交换树脂进行清洗和消毒，以保证下次实验的准确性和安全性。

通过本次实验，我们对离子交换除盐技术有了更深入的了解，相信在今后的水质净化工作中，离子交换技术将发挥重要作用。

工艺方法——脱盐水处理工艺工艺简介一、离子交换法我国自上个世纪50年代就开始使用离子交换树脂的技术进行脱盐水的处理，可以说积累了丰富的经验，经过这些年的不断发展进步逐步实现了由间歇式工艺、固定床工艺向离子交换工艺的转变。

其工艺流程主要是：首先通过过滤系统将废水进行预处理，然后将废水注入过滤水槽，接着让原水与强酸阳树脂发生反应，将原水中的阳离子如钙离子，钠离子，镁离子等去除，接着将原水中的碳酸氢根离子分解成二氧化碳和水，以此二氧化碳被排出了，这样阴离子的在后面的去除中就更加便利了。

最后将经过一系列处理后的水与强碱阴树脂反应，水中的阴离子被去除了。

在整个过程中，离子交换系统可以让阴阳树脂不断再生，从而使周期不断的交替进行，直至废水达到排放标准。

优势：（1）设备初期成本较低，工艺流程比较简单，同时又便于操作。

（2）这种方式通过采用阴、阳树脂与废水中的阴、阳离子发生置换反应达到脱盐的目的，有点类似于化学实验中强酸、强碱与水中的阴阳离子发生的反应。

（3）在进行脱盐处理时，如果废水中盐的含量相对较低的情况下，这种离子交换的方法可以达到非常理想的脱盐效果，有利于水资源的充分利用。

不足：（1）这种方法在脱盐处理过程中产生的废液含盐量极高，且由于其酸碱值远远超出污水排放的标准，如果随意排放不但会造成管道的腐蚀，又会造成土壤的污染。

（2）由于废水成分的复杂性，往往会造成树脂被废水中的有机物或者杂质污染的情况，如果出现这种情况不但处理困难而且还影响了工作的顺利展开。

（3）在生产过程中，由于各种因素的影响树脂难免会有损伤、破碎的情况，另外随着阴阳树脂的不断再生，使用年限必将缩短。

二、膜分离技术虽然我国很早就对膜分离技术展开研究了，但由于成本过高和专业技术不完善膜分离技术一直没有得到广泛的应用。

目前在脱盐水处理中最常见的膜分离技术主要是反渗透法，其工艺流程主要是：首先将原水通过过滤器进行过滤，这样大大降低了浑浊的程度，除去了其中的大量杂质，然后利用活性炭吸收水中的有机高分子，难溶胶体以近一步去除水中的难溶物，以便达到反渗透用水的进水标准。

离子交换除盐水技术研究摘要本文主要是对离子交换除盐水的原理、过程进行简单介绍，重点总结了该技术在实际运行中的技巧和方法，采用树脂激活技术恢复树脂活性，效果良好。

关键字离子交换；除盐水；树脂激活技术在众多以生产聚氯乙烯、氯碱产品为主的综合性化工企业中，除盐水是其生产过程中的重要材料，到目前为止，离子交换法是化工生产中最为常用的制备方法之一。

1 离子交换除盐原理离子交换除盐采用的是离子交换反应原理，即在离子交换除盐过程中，原水经过阳离子交换器、阴离子交换器，进行离子交换，去除水中的阴、阳离子，得到除盐水。

长时间运行后，离子交换树脂达到交换饱和，失效，树脂从酸（碱）型转变成了盐型，此时可以用相应的酸碱使失效的树脂再生，恢复其交换能力。

2 运行过程离子交换法除盐水过程主要分成三部分：水质预处理、离子交换和酸碱再生，整个工艺的核心是离子交换，在树脂的选择上要综合考虑原水水质、产水指标等各种因素，一般阴离子交换器采用大孔型弱碱性的苯乙烯系阴离子交换树脂（D301）和强碱性的苯乙烯系阴离子交换树脂（201X7），阳离子交换器采用大孔型弱酸性的丙烯酸系阳离子交换树脂（D113）和强酸性的苯乙烯系阳离子交换树脂（001X7）。

3 除盐技术中的技巧和方法3.1 进水温度的控制水温的变化对强性树脂影响较小，对弱性树脂有明显的影响。

高温能够加快离子的运动、降低树脂外水膜的厚度，利于进行交换反应。

然而，高温还会降低树脂对离子的吸附强度，甚至影响树脂寿命，因此，进水温度控制在20～40℃为宜。

3.2 树脂再生技巧树脂再生十分重要，主要存在两方面的影响，一是影响后续运行时的工作交换容量、出水水质，二是再生剂的使用量决定着该系统的经济效益。

对再生效果能够造成的影响因素很多，通常而言主要是再生液的浓度、用量和流速。

从理论公式入手，得知再生剂的有效量等于交换剂的总工作交换容量。

但是，实际应用中并非如此，再生剂不可能被完全利用，即其利用率不可能达到100%，一般约30%～50%，因此，实际应用的再生剂量比理论量大两到三倍。

专业综合性实验实验名称离子交换制备除盐水实验一、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-+ H2OHCO3-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 + CaCl2R2Mg + 2HCl 2RH + MgCl2RCl + NaOH 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、秒表四、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。

离子交换除盐中为什么阳床漏钠阴床必漏硅水的除盐有离子交换、反渗透、蒸馏法、电渗析等，目前使用最多的仍为阴、阳离子交换法，即使用阳离子交换树脂去除水中的阳离子，用阴离子交换树脂去除水中的阴离子，从而达到除盐的目的。

因为钠盐在水中溶解，不会产生沉淀，故往往认为对中、高压锅炉用水在阳离子交换器中出现漏钠影响和危害不大。

但没有认识到或足够的认识到阳床漏钠阴床必漏硅，不能达到除硅的目的。

本文将论述阳床漏钠阴床产生漏硅的原因和过程。

一、强碱ROH阴离子交换树脂的工艺特性水经强酸RH离子交换后，水中的Fe3+、Ca2+ 、Mg2+、Na+、K+等阳离子基本去除了，还剩下的是SO42-、Cl-、HCO3- 、NO3-、HSiO3-等离子，这些阴离子常用强碱ROH 才能去除，其反应式为：ROH+H2SO4=RHSO4+ H2O （1）2 ROH+H2SO4=R2SO4+2H2O （2）ROH+HCl=RCl+H2O (3)ROH+H2CO3=RHCO3+H2O (4)ROH+H2SiO3=RHSiO3+H2O (5)反应式（1）和（2）是同时进行的，代表了ROH与SO42-交换的两种情况。

当树脂主要是ROH存在时，反应式（2）占优势；当水中H2SO4浓度超过树脂上OH-时主要是反应式（1）。

因此，运行刚开始都是ROH型，故是（2）式反应；当树脂从上到下逐渐形成R2SO4型时，再进入的H2SO4，其交换结果转为RHSO4型，反应式为：R2SO4+H2SO4=2RHSO4 (6)从式（1）~（6）可见，水经ROH呈中性。

但为什么在离子交换除盐中，水要先经过阳离子交换后再进入阴离子交换呢？水不经过阳床行吗？现在我们来论述一下这方面问题。

1、强碱树脂的选择性树脂的选择性也称交换势，亲和力，结合力等，其选择性的次序为：SO42-＞NO3-＞Cl-＞OH-＞F-＞HCO3- ＞HSiO3-可见SO42、NO3-、Cl-的选择性都大OH-，吸着能力强；而F-、HCO3-、、HSiO3-是弱酸阴离子，选择性小于OH-，吸着能力差，从交换势可见：（1）强酸阴离子SO42-、NO3-、Cl-能顺利的交换ROH上的OH-离子而被去除，而且按选择性的大小，后来的NO3-交换RCl上的Cl-，后来的SO42-又交换RNO3上的NO3-（当然也交换Cl-），随着交换的进行，逐渐形成R2SO4在最上层，第二层为RNO3（如果水中无硝酸，则该层没有），第三层为RCl（如图1）图1 阴离子交换次序（2）弱酸阴离子HCO3-、HSiO3-，一是选择性小于OH-离子；二是水中的含量相对来说又少；三是H2CO3、H2SiO3必须要在较强的碱性条件下才能离解为H++ HCO3-和H++HSiO3-。

一、实验目的1. 了解离子交换除盐的原理及过程。

2. 掌握离子交换树脂的性能和应用。

3. 通过实验验证离子交换除盐的效果。

二、实验原理离子交换除盐是利用离子交换树脂的选择性吸附性能，将水中的阳离子和阴离子与树脂上的离子进行交换，从而达到除盐的目的。

本实验采用阴阳离子交换树脂对水进行除盐处理。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 离子交换树脂（阳床、阴床）- 待处理水样（含Na+、Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+等）- 蒸馏水- 硝酸、氢氧化钠、氯化钠、硫酸钠、硫酸钙、氯化钙、氯化镁等试剂2. 实验仪器：- 离子交换柱- 恒温水浴锅- 烧杯、漏斗、玻璃棒、移液管、滴定管等四、实验步骤1. 准备工作：将阳床、阴床分别用蒸馏水浸泡，使其充分膨胀，备用。

2. 阳床处理：- 将待处理水样倒入阳床柱中，调节流速为1～2 mL/min。

- 待水样通过阳床后，收集流出液，测定其阳离子含量。

3. 阴床处理：- 将阳床处理后的流出液倒入阴床柱中，调节流速为1～2 mL/min。

- 待水样通过阴床后，收集流出液，测定其阴离子含量。

4. 结果分析：- 将实验数据与原水样中的离子含量进行对比，分析离子交换除盐的效果。

五、实验结果与分析1. 阳床处理结果：- 原水样中Na+含量为100 mg/L，处理后流出液中Na+含量为10 mg/L，去除率为90%。

- 原水样中Ca2+含量为50 mg/L，处理后流出液中Ca2+含量为5 mg/L，去除率为90%。

- 原水样中Mg2+含量为30 mg/L，处理后流出液中Mg2+含量为3 mg/L，去除率为90%。

2. 阴床处理结果：- 原水样中Cl-含量为80 mg/L，处理后流出液中Cl-含量为8 mg/L，去除率为90%。

- 原水样中SO42-含量为60 mg/L，处理后流出液中SO42-含量为6 mg/L，去除率为90%。

3. 结果分析：- 通过实验可知，离子交换除盐法可以有效去除水中的阳离子和阴离子，去除率较高。

离子交换除盐实验
一、实验目的
（1）加深离子交换基本理论的理解。

（2）了解并掌握离子交换设备的操作。

（3）熟悉离子交换除盐的过程。

（4）熟悉纯水水质的检测方法（电导仪、酸度计）。

二、实验原理
离子交换是一种特殊的固体吸附过程，它是由离子交换树脂在电解质溶液中进行的。

利用阴阳树脂共同工作是目前制取纯水的基本方法之一。

水中各种无机盐类电离生成的阴阳离子经过H型离子交换树脂时，水中阳离子被H+取代，经过OH型离子交换树脂时，水中阴离子被OH-取代。

进入水中的H+和OH-结合成H2O，从而达到去除无机盐的效果。

水中所含阴、阳离子的多少，直接影响了溶液的导电性能，经过离子交换树脂处理的水中离子很少，导电率很小，电阻值很大，生产上常以水的导电率控制离子交换后的水质。

三、实验装置及仪器
离子交换除盐实验装置如下图，交换柱用有机玻璃制成，尺寸为，内装树脂厚。

四、实验操作步骤：
（1）测定原水pH、电导率，记入表中。

（2）确认系统所有阀门处于“关闭”状态。

（3）依次开启自来水进水阀，阳离子交换柱进水阀门和出水阀，阴离子交换柱进水阀门和出水阀，调整交换柱内流速进行离子交换。

（4）交换10min 后，测定各离子交换柱出水电导率、pH。

（5）实验结束后，关闭所有进、出水阀门，切断各仪器电源。

五、实验结果整理
离子交换除盐实验记录表
实验日期：
原水温度℃pH 电导率S/cm。

离子交换除盐实验报告
实验目的：
通过离子交换的方法除去水中的部分盐分，了解离子交换除盐的原理和方法。

实验原理：
离子交换是利用某些特定的化学物质，将氢离子(H+)或氢氧化物离子(OH-)与特定的离子吸附在一起，从而实现离子的交换。

在水中，通常使用阴离子交换树脂和阳离子交换树脂进行除盐，分别能去除水中的阳离子和阴离子。

实验器材：离子交换柱、水槽、分液漏斗、洗涤瓶等。

实验步骤：
1.将离子交换柱预处理，先用去离子水洗涤2次，保证树脂内没有杂质。

2.将离子交换柱连接水槽，实验过程中始终保持树脂内部有水润湿，以避免空气碰到树脂而影响除盐效果。

3.在水槽中加入要处理的水样，开启水泵，使水样通过离子交换柱，去除其中的盐分。

4.实验结束后，用去离子水冲洗离子交换柱，保持树脂处于清洁状态。

5.记录实验前后水样的盐分浓度，计算出去除的盐量。

实验结果：
经过离子交换处理后，水中的盐分浓度明显降低。

如处理前盐分浓度为100 mg/L，处理后盐分浓度为50 mg/L，说明成功除去了50 mg/L的盐分。

实验结论：
离子交换是除盐的一种有效方法，可以去除水中的剩余盐分，净化水质。

离子交换柱有一定的除盐效果，但需要配合合适的处理方法和设备，才能达到更好的除盐效果。

7. 测硬度所需试剂
四、内容与步骤
（1）搞清楚实验装置每条管路、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（表4-16-2）
（3）将交换柱内树脂反洗数分钟，反洗流速采用15m/h，以去除树脂层的气泡。

（4）软化。

运行流速采用15m/g，每隔10min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20m/h、25m/h、30m/h，每个流速下运行5min，测出水硬度（表4-16-3）。

（6）反洗。

（7）根据软化装置树脂工作交换容量、树脂体积、顺流再生钠离子交换NaCl 耗量以及食盐NaCl含量（海盐NaCl含量〉=80%~93%），计算再生一次所需食盐量。

配制含量10%的食盐再生液。

（8）再生。

（9）清洗。

（10）清洗完毕结束实验，交换柱内树脂应浸泡在水中。

五、成果整理
把实验所测数据填入表3-21、3-22及3-23中。

六、思考题
1．水流流速对离子交换运行结果的影响。

2．试述离子交换柱再生效果的影响因素。

离子交换除盐中为什么阳床漏钠阴床必漏硅水的除盐有离子交换、反渗透、蒸馏法、电渗析等，目前使用最多的仍为阴、阳离子交换法，即使用阳离子交换树脂去除水中的阳离子，用阴离子交换树脂去除水中的阴离子，从而达到除盐的目的。

因为钠盐在水中溶解，不会产生沉淀，故往往认为对中、高压锅炉用水在阳离子交换器中出现漏钠影响和危害不大。

但没有认识到或足够的认识到阳床漏钠阴床必漏硅，不能达到除硅的目的。

本文将论述阳床漏钠阴床产生漏硅的原因和过程。

一、强碱ROH阴离子交换树脂的工艺特性水经强酸RH离子交换后，水中的Fe3+、Ca2+ 、Mg2+、Na+、K+等阳离子基本去除了，还剩下的是SO42-、Cl-、HCO3- 、NO3-、HSiO3-等离子，这些阴离子常用强碱ROH 才能去除，其反应式为：ROH+H2SO4=RHSO4+ H2O （1）2 ROH+H2SO4=R2SO4+2H2O （2）ROH+HCl=RCl+H2O (3)ROH+H2CO3=RHCO3+H2O (4)ROH+H2SiO3=RHSiO3+H2O (5)反应式（1）和（2）是同时进行的，代表了ROH与SO42-交换的两种情况。

当树脂主要是ROH存在时，反应式（2）占优势；当水中H2SO4浓度超过树脂上OH-时主要是反应式（1）。

因此，运行刚开始都是ROH型，故是（2）式反应；当树脂从上到下逐渐形成R2SO4型时，再进入的H2SO4，其交换结果转为RHSO4型，反应式为：R2SO4+H2SO4=2RHSO4 (6)从式（1）~（6）可见，水经ROH呈中性。

但为什么在离子交换除盐中，水要先经过阳离子交换后再进入阴离子交换呢？水不经过阳床行吗？现在我们来论述一下这方面问题。

1、强碱树脂的选择性树脂的选择性也称交换势，亲和力，结合力等，其选择性的次序为：SO42-＞NO3-＞Cl-＞OH-＞F-＞HCO3- ＞HSiO3-可见SO42、NO3-、Cl-的选择性都大OH-，吸着能力强；而F-、HCO3-、、HSiO3-是弱酸阴离子，选择性小于OH-，吸着能力差，从交换势可见：（1）强酸阴离子SO42-、NO3-、Cl-能顺利的交换ROH上的OH-离子而被去除，而且按选择性的大小，后来的NO3-交换RCl上的Cl-，后来的SO42-又交换RNO3上的NO3-（当然也交换Cl-），随着交换的进行，逐渐形成R2SO4在最上层，第二层为RNO3（如果水中无硝酸，则该层没有），第三层为RCl（如图1）图1 阴离子交换次序（2）弱酸阴离子HCO3-、HSiO3-，一是选择性小于OH-离子；二是水中的含量相对来说又少；三是H2CO3、H2SiO3必须要在较强的碱性条件下才能离解为H++ HCO3-和H++HSiO3-。