水的净化 —— 离子交换法制备纯水 ( 3 学时)
水的净化——离子交换法制备纯水（3学时）
一、实验目的
1．了解蒸馏法和离子交换法制备纯水的基本原理和操作方法。
2．学习离子交换树脂的使用方法。
3．学习蒸馏装置的组装方法。
二、实验原理
离子交换法制备纯水是利用离子交换树脂活性基团上具有离子交换能力的H+和OH－与水中阳、阴离子杂质进行交换，将水中阳、阴离子杂质截留在树脂上，进入水中的H+和OH－重新结合成水而达到纯化水的目的。凡能与阳离子起交换作用的树脂称为阳离子交换树脂，与阴离子起交换作用的树脂称为阴离子交换树脂。
三、实验用品
仪器：250ml锥形瓶3只、烧杯、铁架台、离子交换柱（3支，50ml）、铁架台、试管
药品：铬黑T指示剂、AgNO3（0.1mol·L-1）、HNO3（2mol·L-1）、NH3-NH4Cl缓冲液、BaCl2（0.1mol·L-1）、717#强碱性阴离子交换树脂、732#强酸性阳离子交换树脂
材料：pH试纸、脱脂棉（或玻璃纤维）、乳胶管、螺旋夹
四、实验内容
1、装柱
用两只10mL小烧杯，分别量取再生过的阳离子交换树脂7mL（湿）或阴离子交换树脂约10mL（湿），按照装柱操作要求进行装柱。第1支柱加入1/2柱容积的阳离子交换树脂，在第2支柱加入2/3柱容积的阴离子交换树脂，在第3支柱加入2/3柱容积的阴阳离子混合树脂。装置完毕，按将三个柱进行串联，在串联时同样适用纯水并注意尽量排除连接管内的气泡，以免液柱阻力过大而交换不能畅通，各柱树脂层顶上也塞入少量脱脂棉，即得离子交换净水装置。
2、离子交换与水质检验
依次使原料水流经阳离子交换柱、阴离子交换柱、混合离子交换柱。并依次接收原料水、阳离子交换柱流出水、阴离子交换柱流出水、混合离子交换柱流出水样，进行以下项目检验。（1）用电导率仪测定个样品的电导率。
（2）取各样品水2滴分别放入点滴板的圆穴内，检测钙离子、镁离子、硫酸根离子和氯离子。
结果填表格。
3、再生
按基本操作中所述的方法再生阴离子、阳离子交换树脂。
五、思考题
1．用离子交换法制备纯水的基本原理是什么?本实验操作中要注意哪些?
2、如何筛分混合的阴、阳离子交换树脂
3、电导率仪测定水纯度的根据是什么？
六、参考文献
北京师范大学无机化学教研室等编，<<无机化学实验>>,2001年，高等教育出版社
（郝桂霞）
人教版九年级上册《水的净化》教学设计
课题2 水的净化 丽泽中学张海艳 教材分析： １、教材内容： 本节课内容选自初中化学（人教版）第四单元《自然界的水》的课题2。 ２、教材特点： 化学课程标准在教学建议中指出，化学教学要注意贴近学生的生活，联系社会实际。从学生熟悉的身边现象入手，引导他们发现问题、展开探究以获得知识和经验。而本课题就是一个能很好体现新课程理念的教学素材。利用本单元提供的教学内容，可以较为系统地组织学生进行自主合作学习。 学生分析： 学生对化学学科有着浓厚的兴趣，因为他们喜欢看老师做演示实验，更喜欢自己动手做实验。化学是一门以实验为基础的学科，化学也是初三学生才开始接触的新学科，所以学生虽然有兴趣，但是基本的实验操作技能还是起步，本节课从贴近生活的水入手，密切联系社会实际，是近几年中考的热点，教学中，一定要激发学生兴趣，并引导他们会用自己已有的化学知识来解决一些生活中遇到一些的问题。 教学目标 1、知识与技能：了解纯水与自然水、硬水、软水的区别； 了解吸附、沉淀、过滤和蒸馏等净化水的方法。 2、过程与方法：通过对黄河水净化方法的讨论与探究，了解净化水的方法，初步学会过滤 这项基本操作； 通过对硬水危害的探讨，让学生了解硬水软化的必要性，并学会区分硬水和软水。 3、情感、态度与价值观：通过本课题的学习，增强学生挖掘生活中的化学的欲望； 在课堂实验以及家庭小实验中培养学生勤于思考、勇于创新、大 胆实践的科学探究精神。 教学重点、难点：了解硬水、软水的区别，初步学会过滤和蒸馏的实验操作技能 教学用具：明矾、滤纸、铁架台（带铁圈）、漏斗、烧杯、玻璃棒、蒸馏水、浑的水（泥水）、自来水
板书设计： 课题2 水的净化 一、水的净化常用方法： 1、静置沉淀法：简单除去水中沉淀 低 2、吸附沉淀法：除去水中悬浮物 净 化程
实验2 离子交换法制备去离子水
实验2 离子交换法制备去离子水 一、实验目的 1．了解离子交换法的原理。 2．掌握离子交换柱的制作方法及去离子水的制备方法。 3．学习电导率仪的使用及水中常见离子的定性鉴定方法。 二、实验原理 1．离子原理 无论是工农业生产用水、日常生活用水，还是科研实验用水，对水质都有一定的要求。在天然水或者自来水中含有各种各样的无机和有机杂质，常见的无机 杂质有+2Mg 、+2Ca 、-23CO 、-3HCO 、-Cl 离子及某些气体。常见的处理方法有 蒸馏法、电渗析法和离子交换法。本实验中主要介绍离子交换法的原理及应用。 离子交换法中起核心作用的物质就是离子交换树脂，它是一种具有网状结构的有机高分子聚合物，由本体和交换基团两部分组成，其中本体起的是载体作用，而本体上附着的交换基团才是活性成分。根据活性基团类型的不同，可以把离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。 典型的阳离子交换树脂是磺酸盐型交换树脂，其结构为 其中H +离子可以电离，进入溶液，并与溶液中阳离子如+Na 、+2Mg 、+ 2Ca 离子等进行交换，故名为阳离子交换树脂。 典型的阴离子交换树脂如季铵盐型离子交换树脂，其结构为 其中-OH 离子可以电离进入溶液，并与溶液中阴离子-24SO 、- CI 离子等进行 交换，故名为阴离子交换树 脂 等净化的水分别经过阴 离子交换树脂后，杂
质离子被+H 离子和-OH 离子所取代，最后通过中和反应 结合生成水，达到净化的 目的。值得指出的是离子交换法只 能对水中电解质杂质有较好的净化作用，而对其他类型杂质如有机杂质是无能为力的。 实际生产时，将离子交换树脂装填入容器状管道中，做成离子交换柱（见图3.28），一个阳离子交换柱和一个阴离子交换柱串联在一起使用，称为一级离子交换法水处理装置（图3.29）。该装置串联的级数越多，去杂质的效果显然越好。实际上实验室里使用的所谓蒸馏水，有很多就是通过离子交换法制得的。 离子换柱在使用过一段时间后，柱内树脂的离子交换能力会出现下降，解决办法是分别让NaOH 溶液和HCl 溶液流过失效的阳离子和阴离子交换树脂，这一过程叫做离子交换树脂的再生。 2．水质的检验 由于纯水中只含有微量的+H 离子和-OH 离子，所以电导率极小，如果水中含有电解质杂质，会使得水的电导率明显增大。故用电导率仪测定水样的电导率大小，可以估计出水样的纯度。 另外还可以用化学方法对水样中常见离子进行定性鉴定： （1）-C1离子：用3AgNO 溶液鉴定。 （2）- 24SO 离子：用2BaC1溶液鉴定。 （3）+2Mg 离子：在pH 约为8～11的溶液中，用铬黑T 检验+2Mg 离子。若无+2Mg 离子，溶液呈蓝色；若有+2Mg 离子存在，则与铬黑T 形成酒红色的
氨吹脱塔计算
氨吹脱塔计算 高浓度氨氮废水来源甚广且排放量大。如化肥、焦化、石化、制药、食品、垃圾填埋场等均产生大量高浓度氨氮废水。大量氨氮废水排入水体不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭，而且将增加给水处理的难度和成本，甚至对人群及生物产生毒害作用[1]。氨氮废水对环境的影响已引起环保领域和全球范围的重视，近20 年来，国内外对氨氮废水处理方面开展了较多的研究。其研究范围涉及生物法、物化法的各种处理工艺，如生物方法有硝化及藻类养殖；物理方法有反渗透、蒸馏、土壤灌溉；化学法有离子交换法、氨吹脱、化学沉淀法、折点氯化、电化学处理、催化裂解等。新的技术不断出现，在处理氨氮废水的应用方面展现出诱人的前景。本文侧重介绍吹脱法处理高浓度氨氮废水的技术特点及研究应用。 1 吹脱技术 吹脱法用于脱除水中氨氮，即将气体通入水中，使气液相互充分接触，使水中溶解的游离氨穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除氨氮的目的。常用空气作载体（若用水蒸气作载体则称汽提）。 水中的氨氮，大多以氨离子（NH4+）和游离氨（NH3）保持平衡的状态而存在。其平衡关系式如下： NH4++OH- NH3+H2O （1） NH3+H2O→NH4++OH－ 氨与氨离子之间的百分分配率可用下式进行计算： Ka=Kw /Kb=（CNH3?CH+）/CNH4+ （2） 式中：Ka———氨离子的电离常数； Kw———水的电离常数； Kb———氨水的电离常数； C———物质浓度。 式（1）受pH 值的影响，当pH值高时，平衡向右移动，游离氨的比例较大，当pH 值为11 左右时，游离氨大致占（氨态氮，杨）90％。 由式（2）可以看出，pH 值是影响游离氨在水中百分率的主要因素之一。另外，温度也会影响反应式（1）的平衡，温度升高，平衡向右移动。表1 列出了不同条件下氨氮的离解率的计算值。表中数据表明，当pH值大于10 时，离解率在80%以上，当pH 值达11时，离解率高达98%且受温度的影响甚微。 表1 不同pH、温度下氨氮的离解率% pH 20℃30℃35℃ 9.0 25 50 58 9.5 60 80 83 10.0 80 90 93 11.0 98 98 98 氨吹脱一般采用吹脱池和吹脱塔2 类设备，但吹脱池占地面积大，而且易造成二次污染，所以氨气的吹脱常采用塔式设备。 吹脱塔常采用逆流操作，塔内装有一定高度的填料，以增加气—液传质面积从而有利于氨气从废水中解吸。常用填料有拉西环、聚丙烯鲍尔环、聚丙烯多面空心球等。废水被提升到填料塔的塔顶，并分布到填料的整个表面，通过填料往下流，与气体逆向流动，空气中氨的分压随氨的去除程度增加而增加，随气液比增加而减少。 2 影响因素及液气比的确定 影响游离氨在水中分布的pH 值、温度等因素都会影响吹脱效率。另外气液比、喷淋密度等操作条件也是影响吹脱效率的主要因素。下面以逆流塔为例分析液气比的确定及其影
去离子水的制备
去离子水的制备 一、教学目的 1、了解离子交换法制取去离子水的原理和方法； 2、掌握杂质离子的定性鉴定方法； 3、学会电导率仪的正确使用方法。 二、实验提要 1、基本原理 工农业生产、科学研究和日常生活用水，对水质各有一定的要求。自来水中常溶有钠、镁、钙的碳酸盐和酸式碳酸盐、硫酸盐和氯化物以及某些气体和有机物等杂质。为了除去水中杂质，常采用蒸馏法和离子交换法。本实验是用离子交换法制取去离子水。 自来水流经阳离子交换树脂时，水中的阳离子如Na+、Ca2+、Mg2+等被树脂交换吸附，并发生如下反应： R—SO-3H+ + Na+ RSO3Na + H+ 2R—SO-3H+ + Ca2+ (RSO3)2Ca + 2H+ 2R—SO-3H+ + Mg2- (RSO3)2 Mg + 2H+ 从阳离子交换树脂出来的水流经阴离子交换树脂时，水中的阴离子如Cl-、SO42-、CO32-等被树脂交换吸附，并发生如下反应： R—N+OH- +Cl- R—N Cl + OH- 2R—N+OH- + SO42- (R—N)2SO4 + 2OH- 2R—N+OH- + CO32- ( R—N)2CO3 + 2OH- 阳离子交换树脂中产生的H+和阴离子交换树脂中产生的OH-结合成水： H+ + OH- H2O 2、水质检测 ⑴用电导仪测定电导。 ⑵用铬黑T检验Mg2+：在pH=8～11的溶液中，铬黑T本身显蓝色，若样品液中含有Mg2+，则与铬黑T形成葡萄酒红色。 ⑶用AgNO3溶液检验Cl- 。 ⑷用BaC12溶液检验SO42-。 ⑸用钙指示剂检验Ca2+：游离的钙指示剂呈蓝色，在pH＞12的碱性溶液中，
树脂塔设计计算
树脂塔设计计算 一、树脂用量的计算： 1. 罐体直径的确定 D=（4A/π）1/2 A=Q/v 式中： D——罐体直径，m； A——罐体截面面积，m2； Q——处理水量，m3/h； v——过流速度，一般取值：钠型树脂20-30m/h，磺化煤10-20m/h，混床40-60m/h； 2. 树脂装填量计算 V=1.2×1000QTc/(q/2) 式中： V——树脂装填体积，L； 1.2——安全系数 Q——处理水量，m3/h； T——树脂塔再生周期，h； c——需去除的硬度，mmol/L； q——树脂工作交换容量※，mmol/L； 3. 树脂填装高度计算 H=4V/(1000πD2) 式中： H——树脂装填高度，m； 二、再生剂耗量计算： 1. 再生水耗量 a 反洗用水量： V f=v f·T f·πD2/240 式中： V f——反洗用水量，m3； v f——反洗流速，m/h，阳离子交换树脂为10-15m/h，阴离子交换树脂为8-10m/h； T f——反洗时间，min，通常为20-30min； b 置换用水量： V H=v H·T H·πD2/240 式中： V H——置换用水量，m3； V H——置换流速，m/h，一般＜5m/h； T H——置换时间，min，通常为20-30min； c 正洗水量： V Z=a·V 式中： V Z——正洗用水量，m3；
a ——正洗水耗，m3/ m3树脂，正洗流速一般为10-15m/h，正洗时间为5-15min； ※计算过程中需注意单位的统一。由于离子交换树脂自身所能交换的离子(Na+、H+、O H-)化合价通常为一价，而处理水中需要被交换的离子(Ca2+、Mg2+)通常为二价，即两个树脂单元方能交换掉一个二价离子。此处按照需要被交换的离子为二价离子计，这是在计算过程中需注意的地方。
拓展资料：纯水的制备
纯水的制备 一、纯水的制备方法 自然界中的水都含有杂质，不能直接用于化学实验，一般都需经过纯制。不同的实验对水的纯度要求不同，一般化学实验使用的纯水常用蒸馏法和离子交换法制取。 1．蒸馏法。 蒸馏法制备的纯水叫蒸馏水。根据蒸馏的次数分为一次蒸馏水、二次蒸馏水和三次蒸馏水。二次和三次蒸馏水是纯度较高的高纯水，用于有特殊要求的实验中。一次蒸馏水中还含有微量杂质，可用来洗涤要求不十分严格的仪器和配制一般的实验用溶液。 蒸馏法制备纯水是根据水与杂质有不同的挥发性，利用蒸馏器进行蒸馏冷凝而得到。 实验室中制备一次蒸馏水时，可使用蒸馏水蒸馏器（图5－12）。制备二次蒸馏水可使用二次蒸馏水器（图5－13）。制备高纯水还可使用硬质玻璃蒸馏器、石英蒸馏器、金、银以及聚四氟乙烯蒸馏器。 制备二次蒸馏水可根据实验对水质的要求，加入适当的试剂以抑制某些杂质的挥发，如加入甘露醇能抑制硼的挥发；加入碱性高锰酸钾可破坏有机物并防止二氧化碳蒸出，使水的pH=7；制备无氨水时，可加入浓硫酸（每升水加二毫升浓硫酸）或磷酸。 2．离子交换法。 用离子交换法制备的纯水叫“去离子水”，它是利用离子交换树脂的离子交换
作用，将水中除H＋和OH－以外的其它离子除去，或减少到一定程度。此法不能将水中的有机物除去，离子交换法制备纯水也不同于水的软化。水的软化主要是降低水的硬度，仅需将水中的 Ca2＋、Mg2＋除去，因此水的软化虽然可以使用离子交换树脂，但只能用阳离子交换树脂进行交换；也可以使用盐型（钠型）树脂，但在制备去离子水时则必须使用阳、阴两种离子交换树脂，而且必须要用游离酸（碱）型树脂。离子交换法制备纯水，是目前较为广泛采用的一种纯水制备方法，其优点是；设备简单，操作方便，成本低，水的纯度高。 （二）离子交换法制备纯水的原理。 含有K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋等阳离子及SO42－、Cl－、HCO3－、HSiO3－等阴离子的原水，当通过阳离子交换树脂层时，水中的阳离子会被脂所吸附，而树脂上可游离交换的H＋则被置换到水中，并和水中的阴离子组成相应的无机酸，其反应可表示为： 含有无机酸的水，当再通过阴离子交换树脂层时，水中的阴离子又会被树脂吸附，树脂上可交换的OH－又被置换到水中，并与水中的H＋结合成水，这一反应可用下式表示。
实验十离子交换法测定PbCl2溶度积
实验十 离子交换法测定PbCl 2溶度积 【目的要求】 1. 了解离子交换树脂的性质和使用方法。 2. 学习用离子交换法测定难溶电解质的溶解度和溶度积。 3. 熟练掌握酸碱滴定的基本操作。 【基本原理】 离子交换树脂是分子中含有活性基团并能与其它物质进行离子交换的高分子化合物。含有酸性基团而能与其它物质进行阳离子交换的树脂称为阳离子交换树脂；含有碱性基团且能与其它物质交换阴离子的树脂称为阴离子交换树脂。根据离子交换树脂这一性，广泛应用于水的净化和离子的分离测定。 本实验采用强酸型阳离子交换树脂，在进行Pb 2+交换前，首先将所用树脂转型，即将钠型阳离子交换树脂转换为氢型树脂，然后进行离子交换。 + -+H Na RSO 3++-+Na H RSO 3 ++-+23Pb H RSO ++-+H Pb RSO 2)(223 显然，经过交换后，从离子交换柱中流出酸性溶液，用NaOH 标准溶液进行滴定，根据所消耗NaOH 标准溶液的体积，计算PbCl 2饱和溶液的浓度和实验溶度积常数K sp 。 H + + OH - H 2O 1molPb 2+ ～ 2molH + ～ 2molNaOH 根据等物质量反应规则 c （PbCl 2）·V （PbCl 2）= c （2NaOH ）·V （NaOH ） c （PbCl 2）·V （PbCl 2）=1/2 c （NaOH ）·V （NaOH ） ∴) ()()(21)(22PbCl V NaOH V NaOH c PbCl c ?= 在一定温度下的饱和溶液中： [Pb 2+]=S （mol ·L -1） [Cl -]=2S （mol ·L -1） K sp = [Pb 2+][Cl -]2 = S ×（2S ）2 = 4S 3 【仪器和药品】 离子交换柱，锥形瓶，移液管，温度计，碱式滴定管，长玻璃棒，pH 试纸，15～20目强酸型阳离
实验十八 纯水制备及pH值和电导率的测定
实验十八 纯水制备及pH 值和电导率的测定 一、实验目的 1．熟悉用阴、阳离子交换树脂制备去离子水的过程。 2．掌握pH 值的测定原理及方法，学会使用酸度计。 3．掌握水的电导率测定原理及方法，学会使用电导率仪。 二、实验原理 1．pH 值的测量 以玻璃电极作指示电极，饱和甘汞电极作参比电极，用电位法测量溶液的pH 值，组成测量电池的图解表示式为： (-)Ag ，AgCl |内参比溶液|玻璃膜|试液||KCl （饱和）| Hg 2Cl 2，Hg （+） ε6 ε5 ε4 ε3 ε2 ε1 电池的电动势等于各相界电位的代数和。即， E 电池 ＝（ε1－ε2）＋（ε2－ε3）＋（ε3－ε4）＋（ε4－ε5）＋（ε5－ε6） E SCE ＝ ε1－ε2 E Ag/AgC l ＝ε5－ε6 E 膜＝（ε4－ε3）－（ε4－ε5）＝ ε5－ε3 （18-1） 其中（ε2－ε3）为试液与饱和氯化钾溶液之间的液接电位E j ，整理（18-1）式，得： E 电池＝E SCE －E 膜－E Ag/AgCl ＋E j （18-2） 当测量体系确定后，式中E SCE 、E Ag/AgCl 及E j 均为常数，而 E 膜＝k ＋ R T n F ?ln a H 合并常数项，电动势可表示为： E 电池 ＝（E SCE －E Ag/AgCl －k ＋E j ）－ R T n F ?ln a H ＝ K －R T n F ?ln a H ＝ K ＋0.059 pH （18-3） 其中0.059为玻璃电极在25℃的理论响应斜率。 由于玻璃电极常数项，或说电池的“常数”电位值无法准确确定，故实际中测量pH 值的方法是采用相对方法。即选用pH 值已经确定的标准缓冲溶液进行比较而得到欲测溶液的pH 值。为此，pH 值通常被定义为其溶液所测电动势与标准溶液的电动势差有关的函数，其关系式是： ln 10x s x s E E p H p H F R T -=+? （18-4） 式（18-4）中pH x 和pH s 分别为欲测溶液和标准溶液的pH 值，E x 和E s 分别
离子交换设计计算书(有公式)
全自动软水器设计指导手册 （附设计公式）
目录 一、总述........................................ 错误！未定义书签。 1. 锅炉水处理监督管理规则...................... 错误！未定义书签。 2. 离子交换树脂内部结构........................ 错误！未定义书签。 3. 钠离子交换软化原理及特性: ................... 错误！未定义书签。 4. 水质分析测试内容............................ 错误！未定义书签。 ?PH值(Potential of Hydrogen) ............... 错误！未定义书签。 ?总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS) . 错误！未定义书签。 ?铁含量(IRON) ............................. 错误！未定义书签。 ?锰....................................... 错误！未定义书签。 ?硬度值(HARDNESS) ......................... 错误！未定义书签。 ?碱度..................................... 错误！未定义书签。 ?克分子(mol) .............................. 错误！未定义书签。 ?当量..................................... 错误！未定义书签。 ?克当量................................... 错误！未定义书签。 ?硬度单位................................. 错误！未定义书签。 ?我国江河湖泊水质组成..................... 错误！未定义书签。 二、全自动软水器................................ 错误！未定义书签。 三、影响软水器交换容量的因素.................... 错误！未定义书签。 1. 流速(gpm/ft，m/h) ........................... 错误！未定义书签。 2. 水与树脂的接触时间：（gpm/ft3）............. 错误！未定义书签。 3. 树脂层的高度................................ 错误！未定义书签。 4. 进水含盐量.................................. 错误！未定义书签。 5. 温度........................................ 错误！未定义书签。 6. 再生剂质量(NaCl) ............................ 错误！未定义书签。 7. 再生液流量.................................. 错误！未定义书签。 8. 再生液浓度.................................. 错误！未定义书签。 9. 再生剂用量.................................. 错误！未定义书签。 10. 树脂....................................... 错误！未定义书签。 四、自动软水器设计.............................. 错误！未定义书签。 1. 软水器设备应遵循的标准...................... 错误！未定义书签。 2. 全自动软水器主要参数计算.................... 错误！未定义书签。 1) 反洗流速的计算: ......................... 错误！未定义书签。 2) 系统压降计算............................ 错误！未定义书签。 3. 软水器设计计算步骤.......................... 错误！未定义书签。计算示例............................................ 错误！未定义书签。
纯水制备原理
一、反渗透原理 当把相同体积的稀溶液和浓液分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔，稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜，向侧流动，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，形成一个压力差，达到渗透，此种压力差即为渗透压。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，这一过程称为反渗透。 过程：水分自然渗透过程的反向过程 物质：反渗透膜 起源于 最早使用于美国太空人将尿液回收为纯水使用。医学界还以的技术用来洗肾(血液透析)。反渗透膜可以将重金属、农药、细菌、病毒、杂质等彻底分离。整个工作原理均采用物理法，不添加任何杀菌剂和化学物质，所以不会发生化学变相。并且并不分离溶解氧，所以通过此法生产得出的纯水是活水，喝起来清甜可口。 反渗透，英文为ReverseOsmosis，它所描绘的是一个自然界中水分自然渗透过程的反向过程。早在1950年美国科学家有一回无意中发现海鸥在海上飞行时从海面啜起一大口海水，隔了几秒后吐出一小口的海水。他由此而产生疑问:陆地上由肺呼吸的动物是绝对无法饮用高盐份的海水，那为什么海鸥就可以饮用海水呢?这位科学家把海鸥带回了实验室，经过解剖发现在海鸥嗉囊位置有一层薄膜，该薄膜构造非常精密。海鸥正是利用了这薄膜把海水过滤为可饮用的淡水，而含有杂质及高浓缩盐份的海水则吐出嘴外。这就是以后法(ReverseOsmosis简称R.O)的基本理论架构。 工作原理 对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想半透膜。当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和浓溶液(例如盐水)分别置于半透膜的两侧时，稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动，这一现象称为渗透。当渗透达到平衡时，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一个压差，此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质，即与浓溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时，溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反，开始从浓溶液向稀溶液一侧流动，这一过程称为反渗透。反渗透是渗透的一种反向迁移运动，是一种在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法，它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩，其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中，用反渗透技术将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水。
离子交换法制备纯水
实验二离子交换法制备纯水 一、实验目的 1．了解离子交换法制纯水的基本原理，掌握其操作方法； 2．掌握水质检验的原理和方法； 二、实验原理 离子交换法是目前广泛采用的制备纯水的方法之一。水的净化过程是在离子交换树脂上进行的。离子交换树脂是有机高分子聚合物，它是由交换剂本体和交换基团两部分组成的。例如，聚苯乙烯磺酸型强酸性阳离子交换树脂就是苯乙烯和一定量的二乙烯苯的共聚物，经过浓硫酸处理，在共聚物的苯环上引入磺酸基(–SO3H)而成。其中的H+可以在溶液中游离，并与金属离子进行交换。 R–SO3H + M+R–SO3M + H+ R：聚合物的本体；–SO3：与本体联结的固定部分，不能游离和交换；M+：代表一价金属离子。阳离子交换树脂可表示为： 如果在共聚物的本体上引入各种胺基，就成为阴离子交换树脂。例如，季胺型强碱性阴离子交换树R–N+(CH3)3OH–，其中OH–在溶液中可以游离，并与阴离子交换。 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。 [实验用品] 仪器：离子交换柱(也可用碱式滴定管代替)。 材料：玻璃纤维(棉花)、乳胶管、螺旋夹、pH试纸。 固体药品：717强碱性阴离子交换树脂、732强酸性阳离子交换树脂。 液体药品：NaOH(2mol·L-1)、HCl(2mol·L-1)、AgNO3(0.1mol·L-1)、NH3–NH4Cl缓冲溶液(pH=10)、铬黑T指示剂。 三、实验步骤 1．树脂的预处理 将717(201×7)强碱性阴离子交换树脂用NaOH(2mol·L-1)浸泡24小时，使其充分转为OH-型（由教师处理）。取OH-型阴离子交换树脂10mL，放入烧杯中，待树脂沉降后倾去碱液。加20mL 蒸馏水搅拌、洗涤、待树脂沉降后，倾去上层溶液，将水尽量倒净，重复洗涤至接近中性(用pH 试纸检验，pH=7～8)。 将732(001×7)强酸性阳离子交换树脂用HCl(2mol·L-1)浸泡24小时，使其充分转为H+型（由教师处理）。取H+型阳离子交换树脂5mL,于烧杯中,待树脂沉降后倾去上层酸液，用蒸馏水洗涤树脂，每次大约20mL，洗至接近中性(用pH试纸检验pH=5～6)。 最后，把已处理好的阳、阴离子交换树脂混合均匀。 2．装柱
初三化学水的净化教案设计
教学开放日教案 授课内容：课题2 水的净化授课班级： 9 0 5 授课人：黄咏冬 授课时间： 2012 10 18 学校：六点初中
课题2 水的净化 教学目标 1、知道沉淀、吸附、过滤、蒸馏等常用的净化水的方法，能述说自来水的净化过程。初步学会过滤的操作。 2、懂得纯净水和自来水的区别，学会用肥皂水鉴别硬水与软水，知道硬水的危害及硬水软化的方法。 3、通过对水净化方法的学习，体会化学知识在生活生产中的广泛运用，培养学生对化学知识的学习兴趣。 4、通过过滤操作的训练，提高学生动手、观察、协作等能力。 5、通过学习，使学生明白要从卫生、健康的角度，正确选择饮用水，感受化学对改善个人生活促进社会发展的积极作用，激发学生努力学习建设家乡的美好愿望。 教学重点 1、水净化的方法。 2、过滤的操作方法。 3、硬水和软水的区别以及硬水软化的方法。 教学难点 1、自来水的净化过程。 2、过滤的操作方法。 3、硬水的软化方法。 教学方法讲授法、谈话法、实验法、启发式教学法、多媒体教学法等。 仪器药品明矾、滤纸、铁架台（带铁圈）、漏斗、烧杯、玻璃棒、投影仪。学生准备 1、分小组合作预习过滤操作。 2、分小组调查本地饮用水使用的情况。 教师活动： 一、导课 1、陈述：洪灾过后，有些灾区自来水还没来得及恢复供应，面对污浊的河水，这些水可否饮用？为什么？ 2、提问：你有什么简单的办法能使浑浊的水变得清澈吗？ 3、肯定学生的回答，进一步问，这样得到的水就纯净了吗？ 4、陈述：由于种种原因，自然界的水里混有多种杂质、细菌和病毒，仅用静置、沉淀的方法，还不能将全部杂质去除，我们要选择卫生、健康、安全的饮用水，今天我们一起来学习怎样更好地将水净化。 二、水的净化 1、引导观察：同学们，请注意观察，在你们带来的那杯污浊的水，经过一段时间的静置，你们看到了什么变化？ 2、怎样还可以变得更澄清呢？
离子交换器设计手册(内部资料)
石油化工有限公司炼油乙烯项目除盐水处理系统计算书 设计原则 1工艺流程的设计 由于原水水质较好，水中TDS含量较低。因此，本项目推荐选用传统的成熟工艺离子交换器作为系统的主脱盐设备；系统初期投资成本低、易于实现自动化。离子交换器采用双床浮动床工艺，它具有处理水量大、占地面积小、交换容量高等优点。 根据计算，一级阳阴离子脱盐后的产水尚未达到生产工艺用水的要求，所以，在一级除盐装置之后，设置混合离子交换器，其出水水质完全满足设备采购方出水要求。 为保证关键设备离子交换器的长期可靠稳定运行，则必须设置符合水质特点的预处理系统，满足离子交换器进水指标：SS<3mg/L。 2工艺流程总述 2.1工艺流程： 由净化水场来的原水经过水处理系统后到达超高压锅炉给水的要求后，通过管道送到除氧水站供超高压和高压锅炉使用。 原水由全厂新鲜水管网送入除盐水站后，部分去凝结水换热后进生水罐，生水经新鲜水泵加压后，先经过滤器后进入阳离子交换器，因原水中HCO3-含量为20-42.1mg/L，为减少后级阴离子交换器的负荷，经过除CO2器除去重碳酸根后，由中间水泵经阴离子交换器和混合离子交换器后，去除盐水罐，最后由除盐水泵加压进除盐水管网供各用户使用。主体设备为单元式运行排列，同时也考虑母管式的连接组合。为了减少设备的台数、减少再生次数和酸碱耗量，
增加运行时间。 工艺如下： （原水箱）→原水泵→多介质过滤器→阳离子交换器→脱塔碳→中间水箱→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→使用点 2.2为了保证除盐水系统供应的可靠性，选择了五个系列；正常情况下，三个系列运行,一个系列再生，一个系列备用。其中设备包括： 10台150吨/小时的纤维球过滤器（?2600mm），5套300吨/小时阳离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时阴离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时混合离子交换器(?2800mm）及其它辅助设备等组成。 2.3本套水处理设备的原水水质按提供的水质报告设计，而最终制出900吨/小时除盐水。 设计进水水质及出水水质 1进水水质 1.1 除盐水物流特性 本项目的原水来自于菱溪水库，其水质(供参考)为：
高三化学 水的净化六个步骤-污水处理的一般流程
污水处理的一般流程 (1)生物化学方法通常使用含有大量需氧微生物的活性污泥，在强力通入空气的条件下，微生物以水中的有机废物为养料生长繁殖，将有机物分解为二氧化碳、水等无机物，从而达到净化污水的目的。 (2)中和法酸性废水常用熟石灰中和，碱性废水常用H2SO4或CO2中和。 (3)③沉淀法 Hg2＋、Pb2＋、Cu2＋等重金属离子可用Na2S除去，反应的离子方程式为Hg2＋＋S2－===HgS↓，Pb2＋＋S2－===PbS↓，Cu2＋＋S2－===CuS↓。 注意： ①一般不采用离子交换法，因为离子交换法价格昂贵。 ②过滤用到的玻璃仪器出烧杯外，还有漏斗、玻璃棒 ③分离Hg是需在通风橱中进行，原因是Hg有挥发性，且有毒 ④回收纯净的金属铜时应增加冷凝回流装置以防止污染。 3.水质检测的项目：BOD、有机物、N、P、重金属、pH值、悬浮物、溶解性固体、总碱度 富营养化的检测项目：水样的总铅、总铜、总铁、阴离子表面活性剂、氨氮值 水的净化： (1)基本流程：天然水+混凝剂过滤→清洁水+消毒剂→饮用水天然水中溶解的主要气体是O2、CO2、H2S。
(2)除去水中的固体杂质和悬浮物：常用混凝剂为铝盐(如硫酸铝、明矾、碱式氯化铝等)、三价铁盐等。原理为：Al3＋＋3H2O=Al(OH)3(胶体)＋3H＋，Fe3＋＋3H2O=Fe(OH)3(胶体)＋3H＋，生成的胶体能吸附水中的悬浮杂质而沉降，达到净水的效果。 (3)消毒：常用的消毒剂为氯气、漂白粉精、臭氧、二氧化氯等。对自来水进行暴晒是为了除去水中少量的次氯酸。水处理剂能杀菌消毒是因为它具有强氧化性。过氧化钠不能用于自来水的杀菌消毒。O3消毒的反应产物无毒无害。 (4)消除水中的异味：活性炭颗粒的比表面积大，吸附能力强，让水通过由细小的活性炭颗粒组成的滤床能够除去水中的异味。活性炭在水的净化过程中只发生物理变化。通入CO2可以除去水中的Ca离子和调节溶液的pH
离子交换设计计算书..
混合离子交换器 详 细 设 计 计 算 书 宜兴市华电环保设备有限公司
1工艺流程的设计 由于原水水质较好，水中TDS含量较低。因此，本项目推荐选用传统的成熟工艺离子交换器作为系统的主脱盐设备；系统初期投资成本低、易于实现自动化。离子交换器采用双床浮动床工艺，它具有处理水量大、占地面积小、交换容量高等优点。 根据计算，一级阳阴离子脱盐后的产水尚未达到生产工艺用水的要求，所以，在一级除盐装置之后，设置混合离子交换器，其出水水质完全满足设备采购方出水要求。 为保证关键设备离子交换器的长期可靠稳定运行，则必须设置符合水质特点的预处理系统，满足离子交换器进水指标：SS<3mg/L。 2工艺流程总述 2.1工艺流程： 由净化水场来的原水经过水处理系统后到达超高压锅炉给水的要求后，通过管道送到除氧水站供超高压和高压锅炉使用。 原水由全厂新鲜水管网送入除盐水站后，部分去凝结水换热后进生水罐，生 -含量为水经新鲜水泵加压后，先经过滤器后进入阳离子交换器，因原水中HCO 3 器除去重碳酸20-42.1mg/L，为减少后级阴离子交换器的负荷，经过除 CO 2 根后，由中间水泵经阴离子交换器和混合离子交换器后，去除盐水罐，最后由除盐水泵加压进除盐水管网供各用户使用。主体设备为单元式运行排列，同时也考虑母管式的连接组合。为了减少设备的台数、减少再生次数和酸碱耗量，增加运行时间。 工艺如下： （原水箱）→原水泵→多介质过滤器→阳离子交换器→脱塔碳→中间水箱
→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→使用点 2.2为了保证除盐水系统供应的可靠性，选择了五个系列；正常情况下，三个系列运行,一个系列再生，一个系列备用。其中设备包括： 10台150吨/小时的纤维球过滤器（?2600mm），5套300吨/小时阳离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时阴离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时混合离子交换器(?2800mm）及其它辅助设备等组成。 2.3本套水处理设备的原水水质按提供的水质报告设计，而最终制出900吨/小时除盐水。 设计进水水质及出水水质 1进水水质 1.1 除盐水物流特性 本项目的原水来自于菱溪水库，其水质(供参考)为：
纯水的制备.
《纯水的制备》 一实验目的 1 了解用离子交换法制备纯水的基本原理 2 掌握纯水制备的基本步骤 3 熟悉电导仪的使用 二实验原理 纯水的制备是将原水中可溶性和不溶性的杂质全部去除的水处理方法。制备纯水的方法有很多，通常多用蒸馏法、离子交换法、亚沸蒸馏法和电渗析法，此次实验是用离子交换法来制备去离子水，离子交换树脂以其母体所含功能团不同可分为酸性离子交换树脂和碱性离子交换树脂两类，又因其酸、碱性不同，所以分为各种类型的离子交换树脂。此次实验选用含水率50%左右，粒度20-40目，球状，交换能力很强，强度较好的强酸性阳离子交换树脂和碱性阴离子交换树脂。利用离子交换树脂中可游离交换的离子与水中离子相互交换作用，将水中各种离子除去或减少到一定程度。用离子交换树脂处理原水，所获得的水称为去离子水。 三实验设备和试剂 1 交换床装置一套，如下图 2 溶解氧瓶若干个，秒表一块 3 测水中铁所须用品及测定方法详见《水与废水监测分析方法》 四实验步骤 1 将潮湿的新树脂在空气中晾干，用95%乙醇浸泡并不断搅拌，用水漂洗至无乙醇气味后，再漂洗1-2次。 2 强酸性阳离子交换树脂，先用5%-10%盐酸浸泡1h，并不是搅拌，用倾泻法以蒸馏水洗涤树脂至洗液不呈色，然后将树脂带水一起装入柱中。再继续用5%-10%盐酸淋洗，使流出液中检不出，再以蒸馏水或去离子水洗到流出液的PH值为6.6-7.0。 3 强碱性阴离子交换树脂，先用水浸泡1h，将树脂带水一起装入柱中。用5%盐酸淋洗，直至流出液检不出，然后用水洗至中性，再用4%-6%氢氧化钠溶液淋洗，直至流出液中检不出，最后用蒸馏水洗至PH值为7即可使用。 4 开始进水，原水进入装有阴离子的交换柱中，然后再进入阳离子交换树脂柱之中，出水进入装有泵的水箱中，并对处理出水进性电导的测定。 5 改变运行流量，每个流速下所得树脂不同，记录数值如下表
初三化学《水的净化》教学设计
《水的净化》教学设计 【设计理念】 从学生生活经验入手，通过分析讨论、实验探究、调查报告等方法，在解决生活问题的过程中，不断激发学生学习兴趣，从而掌握净化水的几种方法。利用自来水净化过程中几种方法展开教学，引导学生开展探究式学习,逐一探究净化水的原理。对于过滤操作的训练及其方法掌握，采取学生课前预习，课堂实际操作，学生互评交流，教师总评的教学方法。硬水和软水知识较为抽象，可联系生产生活中的实例，对其区别、危害形成感性认识；再通过实验学会用肥皂水对硬水和软水加以鉴别。通过生活中烧水时会出现水垢的现象，体会硬水软化的方法。课文安排的演示实验3-4（蒸馏水的制作），可与其它实验同时进行，以节约时间。总之，在整个教学过程中，要充分放手，发挥学生的主体作用，让学生在做中学，促进知识的建构与形成。 【教材分析】 本课题围绕水的净化问题,将吸附、沉淀、过滤和蒸馏等净化水的方法有序地串起来,前半部分介绍含不溶性杂质水的净化方法,后半部分以硬水软化为例介绍含溶解性杂质水的净化方法。其中过滤和蒸馏是初中化学中重要的实验操作技能,也是本课题中要重点学习的内容。 【教学目标分析】 一、知识与能力目标： 1．知道沉淀、吸附、过滤、蒸馏等常用的净化水的方法，能说出自来水的净化过程。 2．学会用肥皂水鉴别硬水与软水，知道硬水的危害及硬水软化的方法。 3．通过过滤操作的训练，提高动手、观察、协作等能力。 4. 初步学会过滤的操作。 二、过程与方法：通过小组内各成员的分工合作,运用观察、实验、讨论等方法了解水净化的几种方法;创造条件,增加学生动手练习的机会。 三、情感目标：通过学习，明白要从卫生、健康的角度，正确选择饮用水，感受化学对改善个人生活、促进社会发展的积极作用，激发努力学习建设家乡的美好愿望。 【重点、难点分析】 重点： 1．水净化的方法。 2．过滤的操作方法。 3．硬水和软水的区别以及硬水软化的方法。 难点 1．自来水的净化过程。 2．过滤的操作方法。 3．硬水的软化方法。 【教学准备】：明矾、浑浊天然水、海水、自来水、肥皂水、活性炭、红墨水、
离子交换器计算书
项目除盐水处理系统计算书 设计原则 1工艺流程的设计 由于原水水质较好，水中TDS含量较低。因此，本项目推荐选用传统的成熟工艺离子交换器作为系统的主脱盐设备；系统初期投资成本低、易于实现自动化。离子交换器采用双床浮动床工艺，它具有处理水量大、占地面积小、交换容量高等优点。 根据计算，一级阳阴离子脱盐后的产水尚未达到生产工艺用水的要求，所以，在一级除盐装置之后，设置混合离子交换器，其出水水质完全满足设备采购方出水要求。 为保证关键设备离子交换器的长期可靠稳定运行，则必须设置符合水质特点的预处理系统，满足离子交换器进水指标：SS<3mg/L。 2工艺流程总述 2.1工艺流程： 由净化水场来的原水经过水处理系统后到达超高压锅炉给水的要求后，通过管道送到除氧水站供超高压和高压锅炉使用。 原水由全厂新鲜水管网送入除盐水站后，部分去凝结水换热后进生水罐，生水经新鲜水泵加压后，先经过滤器后进入阳离子交换器，因原水中HCO3-含量为20-42.1mg/L，为减少后级阴离子交换器的负荷，经过除 CO2 器除去重碳酸根后，由中间水泵经阴离子交换器和混合离子交换器后，去除盐水罐，最后由除盐水泵加压进除盐水管网供各用户使用。主体设备为单元式运行排列，同时也考虑母管式的连接组合。为了减少设备的台数、减少再生次数和酸碱耗量，
增加运行时间。 工艺如下： （原水箱）→原水泵→多介质过滤器→阳离子交换器→脱塔碳→中间水箱→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→使用点 2.2为了保证除盐水系统供应的可靠性，选择了五个系列；正常情况下，三个系列运行,一个系列再生，一个系列备用。其中设备包括：10台150吨/小时的纤维球过滤器（?2600mm），5套300吨/小时阳离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时阴离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时混合离子交换器(?2800mm）及其它辅助设备等组成。 2.3本套水处理设备的原水水质按提供的水质报告设计，而最终制出900吨/小时除盐水。 设计进水水质及出水水质 1进水水质 1.1 除盐水物流特性 本项目的原水来自于菱溪水库，其水质(供参考)为：
水的净化 —— 离子交换法制备纯水 ( 3 学时)
水的净化——离子交换法制备纯水（3学时） 一、实验目的 1．了解蒸馏法和离子交换法制备纯水的基本原理和操作方法。 2．学习离子交换树脂的使用方法。 3．学习蒸馏装置的组装方法。 二、实验原理 离子交换法制备纯水是利用离子交换树脂活性基团上具有离子交换能力的H+和OH－与水中阳、阴离子杂质进行交换，将水中阳、阴离子杂质截留在树脂上，进入水中的H+和OH－重新结合成水而达到纯化水的目的。凡能与阳离子起交换作用的树脂称为阳离子交换树脂，与阴离子起交换作用的树脂称为阴离子交换树脂。 三、实验用品 仪器：250ml锥形瓶3只、烧杯、铁架台、离子交换柱（3支，50ml）、铁架台、试管 药品：铬黑T指示剂、AgNO3（0.1mol·L-1）、HNO3（2mol·L-1）、NH3-NH4Cl缓冲液、BaCl2（0.1mol·L-1）、717#强碱性阴离子交换树脂、732#强酸性阳离子交换树脂 材料：pH试纸、脱脂棉（或玻璃纤维）、乳胶管、螺旋夹 四、实验内容 1、装柱 用两只10mL小烧杯，分别量取再生过的阳离子交换树脂7mL（湿）或阴离子交换树脂约10mL（湿），按照装柱操作要求进行装柱。第1支柱加入1/2柱容积的阳离子交换树脂，在第2支柱加入2/3柱容积的阴离子交换树脂，在第3支柱加入2/3柱容积的阴阳离子混合树脂。装置完毕，按将三个柱进行串联，在串联时同样适用纯水并注意尽量排除连接管内的气泡，以免液柱阻力过大而交换不能畅通，各柱树脂层顶上也塞入少量脱脂棉，即得离子交换净水装置。
2、离子交换与水质检验 依次使原料水流经阳离子交换柱、阴离子交换柱、混合离子交换柱。并依次接收原料水、阳离子交换柱流出水、阴离子交换柱流出水、混合离子交换柱流出水样，进行以下项目检验。（1）用电导率仪测定个样品的电导率。 （2）取各样品水2滴分别放入点滴板的圆穴内，检测钙离子、镁离子、硫酸根离子和氯离子。 结果填表格。 3、再生 按基本操作中所述的方法再生阴离子、阳离子交换树脂。 五、思考题 1．用离子交换法制备纯水的基本原理是什么?本实验操作中要注意哪些? 2、如何筛分混合的阴、阳离子交换树脂 3、电导率仪测定水纯度的根据是什么？ 六、参考文献 北京师范大学无机化学教研室等编，<<无机化学实验>>,2001年，高等教育出版社 （郝桂霞）