离子交换树脂水量计算

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。

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（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。

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。

聊城离子交换树脂计算聊城离子交换树脂计算离子交换树脂计算是化学和生化学研究中重要的一环。

聊城离子交换树脂是离子交换树脂的一种，具有很好的离子交换性能，广泛应用于化学分析和工业制品的生产中。

本文将介绍离子交换树脂的基本原理，聊城离子交换树脂分类及其分析计算方法。

离子交换树脂离子交换树脂是一种用于去除或分离无机离子或分子的多孔材料。

它们是一类高分子聚合物材料，交换基部分的化学性质在树脂中扮演着关键角色。

这种化学性质能改变离子交换树脂的交换容量和选择性。

离子交换树脂具有高选择性和高交换速率的特点，已广泛应用于各个领域中。

离子交换树脂由两种交换基构成：酸性基和碱性基。

酸性基只能去除阳离子，如H+，Al3+和Fe3+，而碱性基只能去除阴离子，如OH-。

离子交换树脂可以在树脂床中进行，其形式通常为柱形或球形，其取决于生产需求和应用场景。

聊城离子交换树脂聊城离子交换树脂是一种高选择性的离子交换树脂，其中常用的两种类型为H+-型和OH--型。

H+-型树脂去除阳离子，OH--型去除阴离子。

这两种树脂可以在聊城离子交换树脂工厂中生产。

在生产H+-型树脂时，基础物质是琼脂酸。

在生产OH--型树脂时，基础物质是三甲胺。

聊城离子交换树脂的应用场景包括水处理、药物生产、食品加工和化妆品生产等。

特别是在水处理中，这种树脂已成为去除自来水中不必要离子的有效方法之一。

计算方法聊城离子交换树脂的计算方法如下：1.交换容量计算：是离子交换树脂的一个关键参数，用于计算离子交换树脂上交换基的数量。

交换容量依赖于树脂交换基能够吸附的离子密度。

交换量可以通过滴定草酸或其他化学方法进行测量。

2.用树脂进行去除：聊城离子交换树脂的应用市场之一是水处理。

根据水的pH值，可以确定什么样的聊城离子交换树脂需要使用。

如果水的pH值高于7，则可以使用H+-型树脂，因为H+-型树脂可以去除多余的阳离子。

同样，如果水的pH值低于7，则可以使用OH--型树脂，因为OH--型树脂可以去除多余的阴离子。

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。