2020-09-22 09:43:10admin 2119

離子交換法制備純水的原理其實就是利用離子交換樹脂上的功能團吸附水中的金屬離子雜質(zhì)，從而達到凈化水的目的。

使用離子交換法制備純水的根本需要用到離子交換樹脂，離子交換樹脂根據(jù)其材料性質(zhì)可分為凝膠樹脂，大孔樹脂，吸附樹脂，氧化還原樹脂，螯合樹脂等。根據(jù)其交換容量，可以分為強堿性樹脂，弱堿性樹脂，強酸樹脂，弱酸樹脂等。離子交換樹脂實際上是一種不溶的聚合物電解質(zhì)，它由聚合物固體的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和鍵合到基體上的許多活性基團組成。

使用離子交換法制備純水常用到的離子交換樹脂

強酸性陽離子交換樹脂：活性基團是-SO3H（磺酸基）和-CH2SO3H（次甲基磺酸基）。

弱酸性陽離子交換樹脂：活性基團有-COOH，-OCH2COOH，C.HsOH等弱酸性基團。

強堿性陰離子交換樹脂：活性基團為季銨基團，如三甲胺基（N（CH3）3或二甲基-6-羥基乙基胺基。

弱堿性陰離子交換樹脂：活性基團為伯胺或仲胺，堿性較弱。

離子交換法的原理是什么

離子交換樹脂自身所帶的能自由移動的離子與被處理的溶液中的離子之間的離子擴散來實現(xiàn)的。推動離子交換的動力是離子間的濃度差和離子交換樹脂上的功能基對離子的親和能力，這就是離子交換法的基本原理。

離子交換法制純水的原理就是基于樹脂和天然水中各種離子間的可交換性。例如，R–SO3H型陽離子交換樹脂，交換基團中的H+可與天然水中的各種陽離子進行交換，使天然水中的Ca2+、Mg2+、Na+、K+ 等離子結(jié)合到樹脂上，而H+ 進入水中，于是就除去了水中的金屬陽離子雜質(zhì)。水通過陰離子交換樹脂時，交換基團中的OH–具有可交換性，將HCO3–、Cl–、SO42–等離子除去，而交換出來的OH–與H+發(fā)生中和反應，這樣就得到了高純水。  交換反應可簡單表示為：      

 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

本實驗用自來水通過混合陽、陰離子交換樹脂來制備純水。

離子交換法目前是制備純水的廣泛使用的方法之一。用離子交換樹脂進行水凈化處理。離子交換樹脂是有機高分子聚合物，由兩部分組成：交換劑和交換基團。

離子交換法制備純水的完整設施

完整的離子交換系統(tǒng)由預處理，離子交換，樹脂再生和電子控制設備等單元組成。離子交換樹脂單元是系統(tǒng)的核心。離子交換法中常用的設備實際上是離子交換樹脂。離子交換單元可分為兩類，固定床離子交換系統(tǒng)和連續(xù)離子交換系統(tǒng)，具體取決于離子交換塔的結(jié)構(gòu)和操作方式。

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