2.6 离子交换除盐实验_水环境工程实验-QQ阅读中文古言网

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2.6 离子交换除盐实验

随着生活水平的提高，提出了饮用纯净水的要求；工业的发展，在某些工业对水中含盐量要求很高，必须达到脱盐水、纯水或者超纯水纯度。去除水中的含盐量常用的方法是离子交换除盐法。

2.6.1 实验目的

（1）熟悉离子交换除盐实验装置的操作过程。

（2）加深离子交换基本理论的理解。

2.6.2 实验原理

在水的除盐过程中，水流经H型离子交换树脂时，水中的Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等阳离子取代树脂上H⁺离子，出水为酸性水，出水流经OH型离子交换树脂时，水中的CL^—、Br^—、、等阴离子取代树脂上的OH^-离子，OH^-离子与水中H⁺离子生成水分子 H₂O，水中的盐分被去除。当树脂失效后，阳离子交换树脂用HCl或H₂SO₄液进行再生，阴离子交换树脂用NaOH液再生。本实验为离子交换复床法除盐。水中离子以NaCl为例，除盐的基本反应式如下。

（1）氢型树脂离子交换。

1）交换：

2）再生：

（2）氢氧型树脂离子交换。

1）交换：

2）再生：

2.6.3 设备、仪器与用具

离子交换除盐实验所用到的设备、仪器与用具如下。

（1）除盐装置，如图2-5所示。

（2）酸度计。

（3）电导仪。

（4）测硬度所需用品。

（5）100mL量筒、秒表。

（6）2m钢卷尺。

（7）温度计。

（8）工业盐酸（HCl含量≥31%）。

（9）固体烧碱（NaOH含量≥95%）。

2.6.4 操作步骤和方法

离子交换除盐实验的操作步骤和方法如下。

图2-5 除盐装置

1—阳离子交换柱；2—阴离子交换柱；3—阳离子交换树脂；4—阴离子交换树脂；5—除盐水箱；6—脱盐水或纯净水箱；7—泵；8—进水转子流量计；9—反冲流量计；10—反冲进水管；11—进水管；12—阳树脂加药口；13—阴树脂加药口；14—阳离子交换柱排气管；15—阴离子交换柱排气管；16—阳离子交换柱反洗排水管；17—阴离子交换柱反洗水管；18—阳柱取样管；19—除盐排水管；20—阳离子交换柱放空管；21—阴离子交换柱放空管

（1）熟悉实验装置，清楚运行阴、阳树脂交换除盐过程、树脂反冲洗过程、再生过程及树脂正洗过程管路的流程。

（2）测量原水硬度、温度、电导率、pH值及树脂层高度，记录交换柱内径，所得数据记入表2-16。

（3）根据树脂的体积和树脂工作交换容量，计算再生一次用酸量（g31%HCl）及再生一次用碱量（g100%NaOH），盐酸配成浓度3%～4%溶液；烧碱配成浓度2%～3%溶液。

（4）阳离子交换柱反洗、再生、正洗。

用纯净水将阳离子交换柱内树脂反洗数分钟，以去除树脂层的气泡和破碎的树脂。

1）反洗：用纯净水反洗阳离子交换柱，设定反洗流速和反洗时间。反洗结束将水放至水面高于树脂表面10cm左右，反洗数据记入表2-17。

2）再生：将再生液流过树脂层，离子交换柱再生流速为4～6m/h，酸性再生液用毕时，关闭出水阀，将树脂在再生液中浸泡10～20min，数据记入表2-18。

3）正洗：用纯净水清洗阳离子交换柱，清洗流速15m/h左右，每3min测一次阳离子交换柱出水硬度及pH值，出水pH值在2～2.5之间合格。消耗清洗水约5～6m³/m³树脂。正洗结束将水放至水面高于树脂表面10cm左右，清洗数据记入表2-19。

（5）阴离子交换柱反洗、再生、正洗。

用纯净水将阴离子交换柱内树脂反洗数分钟，以去除树脂层的气泡和破碎的树脂。

1）反洗：用纯净水反洗阴离子交换柱，设定反洗流速和反洗时间。反洗结束将水放至水面高于树脂表面10cm左右，反洗数据记入表2-17。

2）再生：将碱性再生液流过树脂层，离子交换柱再生流速为4～6m/h，碱性再生液用毕时，关闭出水阀，将树脂在再生液中浸泡10～20min，数据记入表2-20。