第6章 水的离子交换处理

初中化学离子交换实验教案
实验名称：离子交换实验
实验目的：通过本实验，学生将了解离子交换反应的原理，掌握离子交换反应的基本方法，学会制备可溶性盐和不溶性盐。

实验器材：试管、试管架、滤纸、玻璃棒、烧杯、热水浴、盐酸、氯化钠溶液、硫酸铜溶液、氢氧化钠溶液。

实验步骤：
1. 将一定量的氯化钠溶液倒入试管中。

2. 加入盐酸溶液，观察并记录观察结果。

3. 将一定量的硫酸铜溶液倒入另一个试管中。

4. 加入氢氧化钠溶液，观察并记录观察结果。

5. 通过滤纸过滤得到沉淀物。

6. 分析并确认沉淀物的性质。

实验结果：
1. 加入盐酸溶液后，出现气体产生，试管内溶液变浑浊。

2. 加入氢氧化钠溶液后，产生蓝色沉淀。

3. 过滤得到硫酸铜的沉淀物。

实验结论：通过本实验，我们可以得出盐酸和氢氧化钠之间发生的离子交换反应生成氯化
钠和水，硫酸铜和氢氧化钠之间发生的离子交换反应生成硫酸钠和氢氧化铜。

安全注意事项：
1. 操作时要戴上手套，避免溶液溅入皮肤。

2. 注意用试管架固定试管，避免试管倾斜摔破。

3. 实验结束后，要做好试管清洁工作，保持实验室整洁。

实验延伸：
1. 尝试调整实验中物质的量比例，观察反应的结果有何变化。

2. 尝试将实验中得到的沉淀物与其他物质反应，观察反应结果。

希望本实验能够帮助学生理解离子交换反应的原理，加深对化学知识的理解。

愿大家都能在实验中享受科学的乐趣！。

工业废水处理技术指南第1章工业废水处理概述 (3)1.1 工业废水来源与特点 (3)1.2 工业废水处理技术分类 (3)1.3 工业废水处理技术发展趋势 (4)第2章物理处理技术 (4)2.1 沉淀与浮选 (4)2.1.1 沉淀技术 (4)2.1.2 浮选技术 (5)2.2 过滤与离心分离 (5)2.2.1 过滤技术 (5)2.2.2 离心分离技术 (5)2.3 蒸发与结晶 (5)2.3.1 蒸发技术 (5)2.3.2 结晶技术 (6)第3章化学处理技术 (6)3.1 中和与沉淀 (6)3.1.1 概述 (6)3.1.2 中和 (6)3.1.3 沉淀 (6)3.2 氧化与还原 (6)3.2.1 概述 (6)3.2.2 氧化 (6)3.2.3 还原 (6)3.3 化学混凝与絮凝 (7)3.3.1 概述 (7)3.3.2 混凝 (7)3.3.3 絮凝 (7)第4章生物处理技术 (7)4.1 活性污泥法 (7)4.1.1 概述 (7)4.1.2 基本流程 (7)4.1.3 技术特点 (7)4.2 生物膜法 (7)4.2.1 概述 (7)4.2.2 基本流程 (8)4.2.3 技术特点 (8)4.3 厌氧处理技术 (8)4.3.1 概述 (8)4.3.2 基本流程 (8)4.3.3 技术特点 (8)第5章膜分离技术 (8)5.1 微滤与超滤 (8)5.1.1 微滤技术 (8)5.1.2 超滤技术 (9)5.2 纳滤与反渗透 (9)5.2.1 纳滤技术 (9)5.2.2 反渗透技术 (9)5.3 膜生物反应器 (9)5.3.1 MBR的技术特点 (9)5.3.2 MBR在工业废水处理中的应用 (9)第6章高级氧化技术 (10)6.1 光催化氧化 (10)6.1.1 基本原理 (10)6.1.2 催化剂 (10)6.1.3 反应器 (10)6.1.4 影响因素 (10)6.1.5 应用实例 (10)6.2 超声氧化 (10)6.2.1 基本原理 (10)6.2.2 超声波发生器 (10)6.2.3 反应器 (11)6.2.4 影响因素 (11)6.2.5 应用实例 (11)6.3 低温等离子体氧化 (11)6.3.1 基本原理 (11)6.3.2 等离子体发生器 (11)6.3.3 反应器 (11)6.3.4 影响因素 (11)6.3.5 应用实例 (11)第7章固液分离技术 (11)7.1 污泥调理与浓缩 (11)7.1.1 污泥性质分析 (11)7.1.2 污泥调理 (12)7.1.3 污泥浓缩 (12)7.2 污泥脱水与干化 (12)7.2.1 污泥脱水 (12)7.2.2 污泥干化 (12)7.3 污泥处置与利用 (12)7.3.1 污泥处置 (12)7.3.2 污泥利用 (12)第8章废水处理工艺组合与优化 (12)8.1 工艺组合原则与策略 (13)8.1.1 原则 (13)8.1.2 策略 (13)8.2 典型废水处理工艺案例 (13)8.2.1 针对不同行业废水的处理工艺案例 (13)8.2.2 针对不同污染物废水的处理工艺案例 (14)8.3 工艺优化与运行调控 (14)8.3.1 工艺优化 (14)8.3.2 运行调控 (14)第9章特殊工业废水处理技术 (14)9.1 重金属离子废水处理 (14)9.1.1 概述 (14)9.1.2 处理技术 (15)9.2 高浓度有机废水处理 (15)9.2.1 概述 (15)9.2.2 处理技术 (15)9.3 难降解废水处理 (15)9.3.1 概述 (15)9.3.2 处理技术 (15)第10章废水处理设施运行与维护 (16)10.1 设施运行管理 (16)10.1.1 运行原则与目标 (16)10.1.2 运行程序与操作规范 (16)10.1.3 监测与调控 (16)10.2 常见故障分析与排除 (16)10.2.1 故障分类 (16)10.2.2 故障分析与排除方法 (16)10.3 设施维护与防腐策略 (16)10.3.1 设施维护 (16)10.3.2 防腐策略 (17)第1章工业废水处理概述1.1 工业废水来源与特点工业废水主要来源于工业生产过程中产生的液体废弃物，其成分复杂，涉及众多行业，包括化工、钢铁、食品、制药等。

水质工程学1 xx学院 环境工程学院XX教研室水质工程学1第6章 过 滤过滤理论02滤池冲洗04过滤概述01配水系统05滤料与承托层03各种滤池066.1 过滤概述原水经过沉淀后，水中尚残留一些细微的悬浮杂质，需用过滤的方法除去,过滤就是以具有孔隙的粒状滤料层（如石英砂）截留水中杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。

6.1.1 功能主要去除水中悬浮物质1．给水净化中城镇给水处理中，滤池置于沉淀池或澄清池后，出水浊度<1NTU。

当原水浊度较低，且水质较好时，也可直接过滤。

过滤的功效：（1）降低水的浊度，同时水中有机物、细菌以及病毒等也将随浊度的降低而被部分去除。

（2）为滤后消毒创造良好的条件，细菌等失去杂质保护易被杀灭。

2．废水处理废水深度处理中：二级处理出水可经混凝沉淀后再进行过滤处理。

过滤一般是作为活性炭吸附以及离子交换、电渗析、反渗透、超滤等工艺的前处理或回用的前处理。

6.1 过滤概述6.1.2 慢滤池慢滤池是最早出现的用于水处理的过滤设备，能有效地去除水的色度、嗅和味，见5—1。

由于慢滤池占地面积大、操作麻烦、寒冷季节时其表层容易冰冻，在城镇水厂中使用的慢滤池逐渐被快滤池所代替。

滤速慢：V＝0.1-0.3 m/h； 表面生长一层滤膜（1－2个星期后）效果：浊度可降到0，可不消毒。

机理：微生物吞食细菌微生物分泌出起凝聚作用的酶藻类产生氧气，起氧化作用。

但生产效率低，1－3月后堵塞，需刮掉滤膜，重新补砂。

6.1 过滤概述表6—1 现代慢滤池的适用的进水条件与出水水质慢滤池圆形 生物慢滤池6.1 过滤概述6.1.3 快滤池一、快滤池的分类：1、按滤料组成分：单层滤池，双层滤池和多层滤池2、按阀门设置分：普通快滤，虹吸滤池，移动罩冲洗滤池，双阀快滤，单阀快滤，快滤无阀3、按过滤的水流方向：上向流，下向流，双向流4、按工作的方式：重力滤池，压力滤池5、按冲洗方式分：高速水冲，气水反冲，表面助冲6、按滤速：慢滤池和快滤池快滤池1、普通快滤池的构造组成： 集水渠洗砂排水渠滤料层承托层配水系统管廊：浑水进水管清水出水管初滤水冲洗来水冲洗排水四大阀门（至少）2、工作过程由过滤与反冲洗两部分组成。

第一章总则第一条为确保制水车间生产秩序，保障水质安全，提高生产效率，特制定本制度。

第二条本制度适用于制水车间全体员工，包括生产操作人员、管理人员及技术人员。

第三条制水车间应遵循国家相关法律法规，严格执行水质标准，确保出厂水质符合国家标准。

第二章人员管理第四条车间全体人员应遵守公司规章制度，服从工作安排，确保生产任务顺利完成。

第五条生产操作人员应具备一定的制水工艺知识，熟悉操作规程，持有相应操作资格证书。

第六条定期对员工进行培训，提高员工专业技能和安全生产意识。

第七条员工应按要求佩戴工作牌，着装整齐，保持车间环境整洁。

第八条员工应遵守作息时间，按时上下班，不得迟到、早退、旷工。

第三章设备管理第九条车间设备实行专人负责制，确保设备正常运行。

第十条设备操作人员应熟悉设备性能、操作规程及维护保养知识。

第十一条定期对设备进行检查、保养，确保设备处于良好状态。

第十二条发现设备故障，应及时上报，不得擅自处理。

第十三条严格执行设备操作规程，杜绝违章操作，确保生产安全。

第四章生产流程管理第十四条制水车间生产流程如下：1. 原水预处理：原水进入车间后，进行过滤、沉淀等预处理，去除悬浮物、胶体等杂质。

2. 水质检测：对预处理后的水质进行检测，确保水质符合生产要求。

3. 离子交换：根据水质检测结果，进行离子交换处理，调整水质。

4. 消毒：对处理后的水进行消毒，确保水质安全。

5. 水质检测：对消毒后的水进行检测，确保水质符合国家标准。

6. 出厂：合格的水经过计量后出厂。

第五章质量管理第十五条严格执行水质标准，确保出厂水质符合国家标准。

第十六条定期对水质进行检测，确保生产过程水质稳定。

第十七条发现水质问题，立即查找原因，采取措施，防止不合格产品出厂。

第六章安全生产第十八条严格执行安全生产规章制度，确保生产安全。

第十九条定期进行安全教育培训，提高员工安全意识。

第二十条加强设备安全管理，杜绝设备事故发生。

第七章附则第二十一条本制度由制水车间负责解释。

第六章 化学反应与能量李仕才第三节电解池 金属的电化学腐蚀与防护考点二 电解原理的应用 多池组合装置1．电解饱和食盐水 (1)电极反应阳极：2Cl －－2e －===Cl 2↑(反应类型：氧化反应)， 阴极：2H ＋＋2e －===H 2↑(反应类型：还原反应)。

(2)总反应方程式：2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑。

离子方程式：2Cl －＋2H 2O=====电解2OH －＋H 2↑＋Cl 2↑。

(3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气阳极：钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)。

阴极：碳钢网。

阳离子交换膜：①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过。

②将电解槽隔成阳极室和阴极室。

2．电解精炼铜3．电镀铜4．电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。

判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．用铜作阳极、石墨作阴极电解CuCl 2溶液时，阳极电极反应式为2Cl －－2e －===Cl 2↑。

( × )2．电解MgCl 2溶液所发生反应的离子方程式为：2Cl －＋2H 2O=====电解Cl 2↑＋H 2↑＋2OH －。

( × )3．氯碱工业用阳离子交换膜把阴极室和阳极室分开。

( √ )4．Cu ＋H 2SO 4===CuSO 4＋H 2↑可以设计成电解池，但不能设计成原电池。

( √ ) 5．粗铜电解精炼时，若电路中通过2 mol e －，阳极减少64 g 。

( × ) 6．电解冶炼镁、铝可电解熔融的MgO 和AlCl 3。

( × )1．粗铜中含有的相对活泼的物质也会失去电子，不活泼的金、铂形成阳极泥，而溶液中只有Cu 2＋得到电子生成Cu ，故c(Cu 2＋)将减小，并且阴极增重质量，不等于阳极减小的质量。

2．电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。

第六章离子交换分离技术1.离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂通过静电引力吸附在离子交换器上，然后用洗脱剂洗脱下来从而达到分离、浓缩、纯化的目的。

现已广泛应用于生物分离过程在原料液脱色、除臭、目标产物的提取，浓缩和粗分离等方面发挥着重要作用。

2.离子交换法要使用离子交换剂，常用的离子交换剂有两种：使用人工高聚物作载体的离子交换树脂是使用多糖做载体的多糖基离子交换剂3.离子交换树脂是一种不溶于酸、碱和有机溶剂的固态高分子聚合物。

4.离子交换树脂的构成：载体或骨架：功能基团；平衡离子或可交换离子5.离子交换反应是可逆的，符合质量作用定律6.离子交换树脂按照活性离子的分类树脂活性离子带正电荷，可与溶液中的阳离子发生交换，称为阳离子交换树脂树脂活性离子带负电荷，可以溶液中的阴离子发生交换，称为阴离子离子交换树脂7.离子交换树脂分离纯化物质主要通过选择性吸附（进行吸附时具有较强的结合力）和分步洗脱这两个过程来实现8.强酸性阳离子交换树脂洗脱顺序：酸性<中性<碱性9.离子交换树脂的分类方法有4种按树脂骨架的主要成分分：聚苯乙烯型树脂；聚苯烯酸型树脂；多乙烯多氨-环氧氯苯烷树脂；酚-醛型树脂；按骨架的物理结构来分：凝胶型树脂（微孔树脂，呈透明状态，高分子骨架）；大网格树脂（大树树脂，填充剂）；均孔树脂（等孔树脂）；按活性基团分类：阳离子交换树脂，对阳离子具有交换能力强酸性阳离子交换树脂：活性基团为硫酸基团（-SO3H）和次甲酸磺酸基团（-CH2SO3H）。

都是强酸性基团能在溶液中解离出H+。

弱酸性阳离子交换树脂：活性基团由羧基（-COOH）和酚羟基（-OH），交换能力差。

阴离子交换树脂：活性基团为碱性，对阴离子具有交换能力强碱性阴离子交换树脂：活性基团为季铵基团（-NR3OH），能在水中解离出OH-而呈碱性弱碱性阴离子交换树脂：伯氨基（-NH2）仲氨基（-NHR）或叔氨基（-NR2），能在水中解离出OH-，但解离能力较弱，交换能力差以上4种树脂是树脂的基本类型，各种树脂的强弱最好用其活性基团的pK来表示11.大孔型离子交换树脂的特点载体骨架交联度高，有较好的化学和物理稳定性和机械强度孔径大表面积大，表面吸附强孔隙率大，密度小12.离子交换树脂的命名由3位阿拉伯数字组成：第一位数字代表产品的分类，第二位数字代表骨架，第三位数字微顺序号13.离子交换树脂的理化性能：交联度；交换容量；粒度和形状（色谱用50到100目树脂，一般提取纯化用20到60目树脂）；滴定曲线（是检验和测定离子交换树脂性能的重要数据）；稳定性；膨胀性（膨胀度）14.交换容量（名解）：是每克干燥的离子交换树脂或每毫升完全溶胀的离子交换树脂所能吸附的一价离子的毫摩尔数。

中盐离子交换
中盐离子交换是一种处理水的方法，利用特定的离子交换剂去除水中的离子，以达到净化水质的目的。

在离子交换过程中，水中的离子与离子交换剂中的离子进行交换，从而将有害的离子去除。

中盐离子交换技术广泛应用于水处理领域，特别是对于硬水的软化处理。

通过中盐离子交换，可以有效地去除水中的钙、镁等硬度离子，从而降低水的硬度。

这种处理方法不仅可以改善水的口感和外观，还可以延长设备和管道的使用寿命，防止水垢的形成。

在使用中盐离子交换技术时，需要根据具体的水质条件和处理要求选择合适的离子交换剂和工艺参数。

同时，需要注意对离子交换剂进行定期的再生和更换，以保证处理效果和延长使用寿命。

总的来说，中盐离子交换是一种有效的水处理技术，能够广泛应用于各种领域，为人们提供安全、健康和优质的用水。

可编辑修改精选全文完整版第6章 吸附一．填空题1.按照吸附的作用机理，吸附作用被分成两大类，即 和 。

2.影响吸附剂吸附量的主要因素包括 和 。

3.在水和废水处理中，活性炭有着广泛的应用。

在饮用水处理中，活性炭的功能可以表现为 、 、 、 、 等方面。

4.水处理中常用的吸附剂除了活性炭之外，还有 、 、 、 等等。

5.活性炭的两种类型是 和 。

二．名词解释1.吸附2.吸附质3.吸附剂4.物理吸附5.化学吸附6.解吸三．简答题1.什么是吸附穿透现象，穿透曲线，并画出穿透曲线的示意图。

2.什么是吸附等温线，有什么应用意义。

3.分别解释EBCT ，C cri ，L cri 的定义，并说明它们之间存在的关系。

4.什么是活性炭的再生，活性炭的再生方法有哪些？5.影响活性炭吸附性能的因素有哪些？6.在水处理中，粉末炭的投加点有哪些，选择合适的投加点要考虑哪些因素？7.说明物理吸附和化学吸附的区别？8. 污水中乳化油粗粒化附聚原理？（哈工大）9. 是否任何物质都能粘附在空气泡上，取决于哪些因素？（哈工大）10. 绘图说明有明显吸附带的穿透曲线？如何充分利用吸附容量？（哈工大）11. 水质资料如下：Ca 2+：1.8mmol/L ；Mg 2+：0.6mmol/L ；Na ++K +：0.2mmol/L ；HCO 3-：2.6mmol/L ；SO 42-：0.4mmol/L ；Cl -：1.6mmol/L ； 采用离子交换法软化并除碱，处理水量为100m 3/d ，要求剩余碱度为0.2mmol/L 。

1）请选择合适的软化除碱工艺，并画出工艺流程示意图；2）计算经过每个离子交换器的处理水量；3）计算经RH 离子交换器处理出水的强酸根浓度。

化学预处理水处理设备原理
化学预处理水处理设备原理主要包括以下步骤：
1. 沉淀：通过沉淀作用，悬浮颗粒物在水中沉降下来，从而与水分离。

2. 过滤：过滤过程是利用过滤介质，例如沙子或活性炭，来捕获悬浮颗粒和其他杂质，从而使水得到净化。

3. 化学处理：在这一过程中，向水中添加化学物质（例如氯或臭氧）以中和或去除污染物。

4. 离子交换：离子交换工作原理是将水中的离子与树脂上附着的其他离子进行交换，例如用树脂去除水中的钙离子和镁离子，并用钠离子代替它们。

以上步骤完成后，还需要对水质进行监测，以确保达到预定的水质指标和安全标准。

以上信息仅供参考，如有需要，建议咨询化学专家或查阅化学书籍。

第六章 分子筛的化学特性和反应对于分子筛转换的最初认识是经典吹管分析（blowpipe analysis ）中分子筛对水的可逆转移。

之后，发现了分子筛从水溶液中对阳离子神奇的转移，这是现代离子交换技术的基础。

近年，新的分子筛转移反应被发现并利用现代技术研究。

转移反应被广泛应用于催化、吸附和离子交换。

分子筛转移反应可分为：1.反应涉及：a.水作为不稳定的反应相——脱水和水解；b.其它不稳定反应相；c.溶液中的离子种类；2.脱水后的重结晶反应；3.结构缺陷的形成因素：a.去离子化和去羟基化；b.脱铝原子化；c.水热稳定性；d.金属阳离子还原。

A.分子筛脱水结构变化大部分分子筛都可以在主要晶体结构不变的情况下进行一定程度的脱水；但之后也会再次通过水蒸气或水相再水化。

很多分子筛当完全脱水时，会经历不可逆的结构变化并导致完全的结构塌陷。

早期通过测量升温时质量的减少进行分子筛脱水的研究。

现在则通过X 射线晶体结构分析、热分析、红外光谱、核磁共振和电介质测量方法（第5章）。

图6.2 低温水解吸吸热、高温结构破坏放热的分子筛DTA 曲线.图6.1 典型稳定分子筛结构连续升温脱水曲线.图6.3 钠沸石和P型分子筛脱水曲线，x是失水重量百分数.图6.4 典型的钠沸石和P型分子筛DTA曲线.图6.5 A型分子筛和钙交换A型分子筛的DTA曲线.图6.6 典型的X型分子筛和Y型分子筛DTA曲线，脱水吸热峰X型比Y型分子筛高约40℃.图6.7 交换菱沸石的DTA和热重曲线.对于可逆和连续的脱水过程，没有骨架结构拓扑学上的稳定性变化。

孔道内可交换的阳离子与结合的水分子可以转移到孔道内其它的位置或对等位置。

对于像X型分子筛那样有若干阳离子位置的分子筛，脱水或部分脱水的效果是可以推断的。

水分子呈簇状连接在连续晶相内部中。

分子筛这里称为非化学计量比水合，因为水就像主体结构中的客体分子。

方沸石（analcime）、钠沸石（natrolite）类型的分子筛，或层状的例如辉沸石（stilbite），水分子紧密结合在可交换阳离子或骨架氧原子上。