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纯水制备-----离子交换法

晚风吹过

2012/10/16

实验室建设

一、离子交换法制水

离子交换系统是通过阴、阳离子交换树脂对水中的各种阴、阳离子进行置换的一种传统水处理工艺，阴、阳离子交换树脂按不同比例进行搭配可组成离子交换阳床系统、阴床系统及混床系统。混床系统通常是用在电渗析器或反渗透等水处理工艺之后用来制取超纯水、高纯水的终端工艺。采用离子交换方法，可以把水中呈离子态的阳、阴离子去除，以氯化钠(NaCl)代表水中无机盐类，水质除盐的基本反应可以用下列方程式表达：
　阳离子交换：R—H+Na⁺ R—Na+H⁺
　　阴离子交换：R—OH+Cl^- R—Cl+OH^-
　　阳、阴离子交换总的反应式即可写成：
　　 RH+ROH+NaCl RNa+RCl+H₂O

由此可看出，水中的NaCl分别被树脂上的H⁺和OH^-取代，反应生成物只有H₂O，达到了去除水中盐的作用。通过阴、阳离子和混床树脂柱制备纯水，可以达到实验室一、二级水的要求。

离子交换法制取纯水，具有制水速度快、制水量大且制备出纯水的电导值高等优点，因此在实验室被广泛应用。

二、离子交换树脂的再生

树脂在柱内的高度为交换柱的有效高度的2/3，在此高度的树脂层内，其中1/3阳树脂在柱子的下部，2/3阴树脂在上部。阴阳树脂的比例刚好为2/1（体积比）。

1、逆洗分层：水从底部进入，上口排出，树脂均匀地松驰膨胀开来，可加大水流速以冲不出树脂为原则，洗至出水清亮为度。

反洗的目的为使阴阳树脂分层，阳树脂比重为1.23-1.28，而阴树脂比重为1.06-1.11，两种树脂比重差别较大，所以通过逆洗就很容易分层，通过逆洗也可排出一些杂质异物，保证下一周期的正常运行。逆洗毕，放水，放至树脂层表面１０厘米以上。

２、强碱性阴离子交换树脂再生：再生剂为４－５％ＮaＯＨ，用量为树脂体积的３－５倍，从上口进入，控制一定流速，维持液面顺流通过、通碱时间不少于１小时。

３、淋洗阴树脂：当碱液通完后，进行淋洗附在阴树脂上的碱液时，淋洗先用纯水正洗，自上而下，顺流通过，慢速淋洗，大约１０分钟左右改为反洗，可以用自来水进行反洗，水通过阳树脂洗阴树脂，出水pＨ大约为１０左右。为控制淋洗水碱度，可控制在２０毫克当量/升以下即可。如用纯水淋洗，可洗至pＨ＝７－８，反洗时间约为２０分钟左右。淋洗完排水可排到阴阳树脂交界处以下１－２厘米，准备阳树脂再生。

４、强酸性阳离子交换树脂再生：再生剂为４－５％盐酸，用酸量为阳树脂的２－３倍。酸液从酸再生管加入，从下口排出。此法应严格控制液面，始终在阴阳树脂交界处，切不可上溢到阴树脂层，否则会使刚再生为ＯＨ型的阴树脂变为Cl型而失效。维持一定流速，在半小时内流完。

５、淋洗阳树脂：仍从进酸管进水，控制液面在阴阳树脂交界处，淋洗水量为阳树脂体积的４－６倍慢速冼至pＨ＝２－３。如测定酸度可控制在５毫克/升以下。如用纯水淋洗可洗至pＨ＝６－７。

６、反洗：淋洗阳树脂后可进行一次反洗，水从下口进入上口排出，洗水pＨ大约为９左右，即反洗５－１０分钟。反洗毕，排水，保持液面在树脂层表面以上１５厘米左右，准备下一步混合。

７、混合：混合的目的是使两种树脂充分混合均匀。混合的办法有两种：压缩空气或真空泵。

混合后应立即排水，因为混合后两种树脂悬浮于水中，若任其自由落层，阳树脂重阴树脂轻，必然会出现再次分层的现象，所以采取立即排水的方法，借助排水向下的动力，迫使树脂来不及分层而落层。水放至树脂层表面即可停止。

三、新树脂预处理方法：

１、工业性生产的树脂出厂时难免有一些杂质，使用前用清水冲洗，洗至水质清亮为止。

２、用４％的HCl和NaOH交替处理，在酸碱之间用大量水淋洗，如此反复三次。即：酸－水，碱－水，反复进行，每次酸碱用量为树脂体积的２倍，在交换柱中动态进行。

３、最后一次处理，阳树脂应用酸转成Ｈ型，所用酸量加倍，水洗用纯水；阴树脂应用碱转成ＯＨ型，所用碱量加倍，水洗时用纯水。处理后的新树脂经过一个周期运行后的第一次再生，酸碱用量应为正常用量的１.５－２倍。

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zsj201204

第1楼2012/10/16

离子树脂制水方法不错，树脂还可以再生。楼主把成本投入也写入就好多了

0

houjjun

第2楼2012/10/16

离子交换法制纯水还是很到位的

0

pandaking

第3楼2012/10/16

还是买现成的仪器方便，呵呵。

0

晚风吹过

第4楼2012/10/16

离子交换法制水成本较经济，但是再生和反洗比较费力，而且强酸碱使用起来危险并不环保。

0

zhangluiw

第5楼2012/10/16

这方法还行吧，现成的机器也挺方便的

0

jiangdalei

第6楼2012/10/16

方法值得推广，不知成本如何，以及对仪器的要求

0

dooby

第7楼2012/10/17

写得很详细，学习啦

0

无理走遍天下

第8楼2012/10/17

这是十年前的技术，现在都使用高纯水机啦！

0

qianguiyun1

第9楼2012/10/18

应助达人

离子交换有它的优势，就是处理再生麻烦一点。楼主称“电导值高”有点不明白，应该是电导率低才对。

0

金月

第10楼2012/10/19

看样子挺麻烦的。

0

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