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离子交换法制备纯水原理
2020-09-22 09:43:10admin 1590
离子交换法制备纯水的原理其实就是利用离子交换树脂上的功能团吸附水中的金属离子杂质,从而达到净化水的目的。

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离子交换法制备纯水的原理其实就是利用离子交换树脂上的功能团吸附水中的金属离子杂质,从而达到净化水的目的。

 

使用离子交换法制备纯水的根本需要用到离子交换树脂,离子交换树脂根据其材料性质可分为凝胶树脂,大孔树脂,吸附树脂,氧化还原树脂,螯合树脂等。根据其交换容量,可以分为强碱性树脂,弱碱性树脂,强酸树脂,弱酸树脂等。离子交换树脂实际上是一种不溶的聚合物电解质,它由聚合物固体的网络结构和键合到基体上的许多活性基团组成。

 

使用离子交换法制备纯水常用到的离子交换树脂

强酸性阳离子交换树脂:活性基团是-SO3H(磺酸基)和-CH2SO3H(次甲基磺酸基)。

弱酸性阳离子交换树脂:活性基团有-COOH,-OCH2COOH,C.HsOH等弱酸性基团。

强碱性阴离子交换树脂:活性基团为季铵基团,如三甲胺基(N(CH3)3或二甲基-6-羟基乙基胺基。

弱碱性阴离子交换树脂:活性基团为伯胺或仲胺,碱性较弱。

 

离子交换法的原理是什么

离子交换树脂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子之间的离子扩散来实现的。推动离子交换的动力是离子间的浓度差和离子交换树脂上的功能基对离子的亲和能力,这就是离子交换法的基本原理。

 

离子交换法制纯水的原理就是基于树脂和天然水中各种离子间的可交换性。例如,R–SO3H型阳离子交换树脂,交换基团中的H+可与天然水中的各种阳离子进行交换,使天然水中的Ca2+、Mg2+、Na+、K+ 等离子结合到树脂上,而H+ 进入水中,于是就除去了水中的金属阳离子杂质。水通过阴离子交换树脂时,交换基团中的OH–具有可交换性,将HCO3–、Cl–、SO42–等离子除去,而交换出来的OH–与H+发生中和反应,这样就得到了高纯水。  交换反应可简单表示为:      

 2R–SO3H + Ca(HCO3)2  →  (R–SO3)2Ca + 2H2CO3

R–SO3H + NaCl → R–SO3Na + HCl

R–N(CH)3OH + NaHCO3 → R–N(CH)3HCO3 + NaOH

R–N(CH)3OH + H2CO3 → R–N(CH)3HCO3 + H2O

HCl + NaOH → H2O + NaCl

本实验用自来水通过混合阳、阴离子交换树脂来制备纯水。

 

离子交换法目前是制备纯水的广泛使用的方法之一。用离子交换树脂进行水净化处理。离子交换树脂是有机高分子聚合物,由两部分组成:交换剂和交换基团。

 

离子交换法制备纯水的完整设施

完整的离子交换系统由预处理,离子交换,树脂再生和电子控制设备等单元组成。离子交换树脂单元是系统的核心。离子交换法中常用的设备实际上是离子交换树脂。离子交换单元可分为两类,固定床离子交换系统和连续离子交换系统,具体取决于离子交换塔的结构和操作方式。

 

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