第3章 水的离子交换处理后

水的离子交换除盐以及阴、阳、混床的基础知识离子交换的基本知识为了除去水中离子态杂质，现在采用最普遍的方法是离子交换。

这种方法可以将水中离子态杂质请出得比较彻底，因而能制得很纯的水。

所以，在热力发电厂锅炉用水的制备工艺中，它是一个必要的步骤。

离子交换处理，必须用一种称作离子交换剂的物质（简称交换剂）来进行。

这种物质遇水时，可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换，如Na型离子交换剂遇到含有Ca2+的水时，就发生如式（4-1）的交换反应：2RNa+Ca2+→R2Ca+2Na+（注：R表示离子交换剂机构中不可交换的部分）反应结果，水中Ca2+被吸着在交换剂上，交换剂转变成Ca型，而交换剂上原有的Na+跑入水中，这样水中的Ca2+就被除去了。

转变成Ca型的交换剂，可以用钠盐溶液通过的办法，使其再变成Na型的交换剂，以便重新使用。

离子交换剂的种类很多，有天然和人造、有机和无机、阳离子型和阴离子型等之分，此外，按结构特征来分，还有大孔型和凝胶型等。

现在普遍使用人工合成的离子交换树脂。

一、离子交换树脂的结构离子交换树脂属于高分子化合物，结构比较复杂，离子交换剂的结构可以被区分为两个部分：一部分具有高分子的结构形式，称为离子交换剂的骨架；另一部分是带有可交换离子的基团（称为活性基因），它们化合在高分子骨架。

所谓“骨架”，是因为它具有庞大的空间结构，支持着整个化合物，像动物的骨架支持着肌体一样，从化学的观点来说，它是一种不溶于水的高分子化合物。

高分子化合物一般是由许多低分子化合物头尾相结合、连成一大串而形成的。

这些低分子化合物称为单体，此化合过程称为聚合或缩合。

离子交换树脂，根据其单体的种类，可分为苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等。

苯乙烯系是现在我国电厂有得最广泛的一种，我公司使用的也是苯乙烯系离子交换树脂。

二、离子交换树脂的性能1、物理性能（1）外观1）颜色。

离子交换树脂是一种透明或半透明的物质，依其组成的不同，呈现的颜色也各异：苯乙烯系呈黄色，其他也有黑及赤褐色的。

水的离子交换处理水的离子交换处理是一种常见的水质处理方法，主要用于去除水中的离子和污染物，使水变得更加纯净和安全。

该技术利用了离子交换树脂的物理和化学特性，可以有效地去除水中的硬度离子、铵离子、重金属离子等有害物质。

本文将对水的离子交换处理的原理、应用、性能以及优缺点等方面进行介绍。

一、原理水的离子交换处理的原理是通过离子交换树脂的特性，将水中的离子和其他杂质吸附到树脂表面上，然后用清水冲洗离子交换树脂，将被吸附的离子从树脂上脱离。

因为树脂能够和水中的离子进行物理或化学的交换，所以这个过程被称为离子交换。

离子交换树脂是一种具有特殊结构和化学性质的高分子材料，它能够在一定条件下将带电离子体和树脂发生静电吸引作用而将离子吸附在树脂上。

当可交换离子的优先级高时，树脂将吸附优先级高的离子，将水中优先级低的离子释放出来。

离子交换树脂通常分为阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，它们根据交换作用的不同而设计。

阴离子交换树脂可以选择性地去除水中的阴离子，例如硝酸根离子、氯离子、硫酸根离子等；而阳离子交换树脂可以选择性地去除水中的阳离子，例如钠离子、钙离子、镁离子等。

二、应用水的离子交换处理广泛应用于各种不同的领域，例如水处理、医药、化工、电子、食品加工等。

以下是水的离子交换处理的主要应用领域：1.饮用水处理：离子交换处理可以有效地去除水中的硬度物质、重金属离子、有机杂质等污染物，使水变得更纯净、更安全。

2.工业用水处理：离子交换处理可以有效地去除制造业废水中的有机物、金属离子、无机盐等有害物质，使废水符合环保要求，达到排放标准。

3.制药工业：离子交换处理可以用于制药中的反应溶液、洗涤液的纯化和水的去离子化处理，为制药工业提供更加纯净的水源。

4.电子工业：离子交换处理可以用于电子工业中的电镀、半导体制造、光刻等，去除水中的杂质，提高产品质量。

三、性能水的离子交换处理具有以下特点：1.选择性强：离子交换树脂能够选择特定的离子进行吸附，对于不同离子的优先级能够进行区分。

水的离子交换处理第一节离子交换除盐原理、水的离子交换除盐就是顺序用H型阳离子交换树脂将水中各种阳离子交换成H+,用 OH型阴离子交换树脂将水中各种阴离子交换成OH-，进入水中的H+和OH-离子组成水分子H2O;或者让水经过阳阴混合离子交换树脂层，水中阳、阴离子几乎同时被H+和OH-离子所取代。

这样，当水经过离子交换处理后，就可除尽水中各种的无机盐类。

该工艺中发生的H离子交换反应和OH离子交换反应以及树脂再生过程中发生的反应如下：(1)氢离子交换反应式：(HCO3) (HCO3)2RH + Ca(Mg,Na2) Cl2→ R2Ca(Mg,Na2) + H2Cl2SO4 SO4再生反应式为：2HCl Cl2R 2Ca(Mg,Na2) + → 2RH + Ca(Mg,Na2)H2SO4SO4(2)氢氧根离子交换反应式为：SO4 SO4Cl2 Cl22ROH + H2 CO3→ R2(HCO3)2+ 2H2OSiO3 (HsiO3)2再生反应式：SO4 SO4Cl2 Cl2R2 (HCO3)2+ 2NaOH → 2ROH + Na2CO32-(HSiO3)2SiO3进入离子交换器的水中一般都含有大量的碳酸氢盐。

它是天然水中碱度的主要组成部分。

当水经H离子交换后，碳酸氢盐转化成了碳酸，连同水中原来含有的碳酸，可用除碳器一起除去。

这样可以减轻阴离子交换器的负担降低消耗。

水中碳酸的平衡关系如下式所示：H＋ + HCO3-≒ H2CO3≒ CO2+H2O水中H＋浓度越大，平衡越易向右移动。

当水的pH值低于4.3时，水中的碳酸几乎全部以游离的CO2形式存在。

水中游离的CO2可以看作是溶解在水中的气体，它在水中的溶解度符合亨利定律，只要降低水面上CO2的分压就可除去CO2。

除碳器就是利用这个原理除去CO2的。

第二节树脂层中的离子交换过程一、阳床工作特性阳床的作用是除去水中H＋离子以外的所有阳离子。

当其运行出水钠离子浓度升高时，树脂失效，须进行再生。

水质工程学1 XX大学 环境工程学院教研室教研室水质工程学1第3章水处理方法与原则1主要单元处理方法2水处理工艺流程3水处理反应器3.1 主要单元处理方法水处理过程是改变水的性质，即改变水中杂质组成的过程。

一个水处理过程可以由若干基本工艺环节组成，每个基本工艺环节就是一个单元过程。

各个单元过程所采用的技术方法可能是多种多样的，按技术原理可以分为两大类：物理化学方法和生物方法。

3.1主要单元处理方法 1、水的物理化学处理方法沉淀、过滤、气浮、离心分离、萃取、膜分离中和、氧化还原、化学沉淀、消毒、电解絮凝、凝聚、离子交换、吸附活性污泥法（厌）、生物膜法（厌）、自然生物处理物理法化学法生物法物化法3.1 主要单元处理方法悬浮杂质—— 沉淀方法去除；胶体状态存在水中的杂质—— 混凝沉淀过滤去除；离子、分子状态存在水中的杂质——生成沉淀物将这种杂质去除或离子交换、蒸馏法、电渗析、反渗透。

有机物—— 用活性炭吸附或其它新技术；微生物、细菌等—— 消毒方法。

除臭、除味—— 取决于水中臭和味的来源。

3.2 水处理工艺流程1、给水处理工艺流程给水处理的主要水源有地表水和地下水两大类。

常规的地表水处理以去除水中的浑浊物质和细菌、病毒为主，水处理系统主要由澄清和消毒工艺组成，典型的水处理流程如下所示：3.2 水处理工艺流程1、给水处理工艺流程有机物：上世纪80年代以后，对有机物的污染特别关注。

已发现在给水水源中有机物种类在2000种以上；饮用水中有700多种。

美国确立了117种优先控制有机物。

我国也确定了12类，58种。

病原微生物：新的病原微生物：如贾第虫（Giardia Lamblia）、隐孢子虫等。

管网水二次污染：细菌繁殖――水质变差、管道堵塞原有的常规处理工艺不能满足水质要求，需要对其进行预处理和深度处理3.2 水处理工艺流程1、污水处理工艺流程按污水种类可分为：城市污水处理和工业污水处理；按处理后的水的去向可分为：排放和回用等；不同的污水及不同的用途，需要采用不同的处理流程。

一、选择题1．(0分)[ID：138797]在测定盐酸与NaOH溶液反应的反应热的实验中，下列说法正确的是A．使用环形玻璃搅拌棒是为了使溶液混合均匀，反应充分，减小实验误差B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触C．用50mL的0.5mol·L-1NaOH溶液分别与50mL的0.5mol·L-1的盐酸、醋酸溶液反应，则测得的反应热数值相同D．在测定该反应热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计2．(0分)[ID：138795]下列说法正确的是（）A．室温下，pH相同的HCl溶液和NH4Cl溶液，c(Cl-)相同B．室温下，浓度相同的氢氧化钠溶液和氨水，氨水中的c(H+)小C．某酸HA的铵盐NH4A溶液呈碱性，可证明HA是弱酸D．100 mL 0.01 mol·L-1的醋酸溶液中和NaOH能力小于10 mL 0.1 mol·L-1的醋酸溶液3．(0分)[ID：138791]室温下进行下列实验，根据实验操作和现象所得到的结论正确的是A．A B．B C．C D．D4．(0分)[ID：138787]下列说法正确的是A．将水加热，K w增大，水的电离程度增大，溶液仍呈中性，pH=7B．25℃时，c(H+10-7 mol·L-1的溶液一定呈中性C．向水中加入少量盐酸溶液，溶液的c(H+)增大，K w增大D．25℃时，向0.1 mol·L-1醋酸溶液中加水稀释，电离平衡正向移动，电离平衡常数增大5．(0分)[ID：138779]下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是CO、Cl-A．由水电离出来的氢离子浓度为10-13mol/L的溶液中：CH3COO-、K+、2-3B ．能使甲基橙变红的溶液中：K +、Mg 2+、-3NO 、-3HCOC ．c(H +)/c(OH -)=107的溶液：Fe 2+、Al 3+、-3NO 、C1-D ．含有大量Fe 3+的溶液： Na+、 Cl -、-3NO 、+4NH6．(0分)[ID ：138768]下列说法或关系式正确的是A ．25℃时，pH=3的某酸溶液与pH=11的NaOH 溶液等体积混合后，溶液pH 一定等于7B ．常温下，c(H +)水=10-12mol·L -1的溶液中：K +、Na +、Cl -、SO 23 能大量共存 C ．在纯水中加入硫酸会抑制水的电离，加醋酸会促进水的电离D ．某反应的ΔH <0，ΔS >0，则该反应在任何温度下都能自发进行7．(0分)[ID ：138746]下列实验操作和数据记录都正确的是（ ）A ．用托盘天平称量时，将NaOH 固体放在右盘内的纸上，称得质量为10.3 gB ．用25 mL 碱式滴定管量取高锰酸钾溶液，体积为15.60 mLC ．用干燥的广泛pH 试纸测稀盐酸的pH=3.4D ．用标准盐酸溶液滴定未知浓度氨水时可加入2～3滴甲基橙溶液作指示剂8．(0分)[ID ：138721]25 ℃时，将SO 2通入NaOH 溶液得到一组c (H 2SO 3)＋c (HSO -3)＋c (SO 2-3)＝0.100 mol·L －1的混合溶液，溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH 的关系曲线如下图所示。