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实验指导

发布时间：2009/10/28 阅读次数：11916 字体大小: 【小】【中】【大】

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5. 离子交换软化实验

一、实验目的

1、加深对离子交换基本理论理解。

2、学会离子交换树脂工作交换容量的测定。

二、实验原理

1、离子交换树脂的交换容量

离子交换树脂的交换容量表示树脂中可交换离子量的多少，是交换树脂的重要技术指标。

（1）全交换容量：离子交换树脂中所有活性基团全部被再生成可交换的离子总量。

（2）工作交换容量：在交换过程中，实际起到交换作用的可交换离子总量。

2、离子交换软化

在水的软化过程中，离子交换反应就是阳离子交换树脂上的可交换离子（Na⁺或H⁺）与水中钙、镁离子之间的交换过程，即：

离子交换反应为可逆反应，遵守质量作用定律。离子交换技术就是基于等当量交换与可逆反应来进行交换与再生的。树脂失效后要进行再生，把树脂上吸附的钙、镁离子置换出来，代之以新的可交换离子。

三、实验设备

1、原水箱（V＝160L）和提升泵。

2、离子交换柱（内装RNa树脂，层厚25~30cm）

3、转子流量计

4、盐水箱

四、测定设备

1、测定水的硬度的试剂：pH缓冲液、络黑T溶液、EDTA滴定液等。

2、200mL烧杯5个，1000mL量筒1个等。

五、实验步骤

1、配置原水

（1）用天平称量CaCl₂（化学纯，含量96％）83g，在500mL烧杯中溶解。

（2）原水箱中充满自来水，将上述CaCl₂溶液倒如，启动加压泵，使箱内水循环搅拌5min。

（3）取原水样300mL，测定原水硬度H₀。

2、交换软化

将原水加压进入交换柱内，开启排气阀排气，并调节流量仪出水阀，使滤速控制在v＝30m/h（对φ30交换柱，Q＝21L/h，对φ40交换柱，Q＝30L/h），开始计时，按下表取出水样300mL，并测定硬度。

滴定时所用的EDTA计量表（单位：mL）

出水水样	软化时间
出水水样	10min	15min	20min	25min	30min	35min
水样1
水样2
平均值

3、进再生液（再生液NaCl浓度5％，即51.775g/L）

（1）关闭柱上原水阀，开启排气阀，将柱内原水排至树脂层上约5cm处。

（2）关闭流量仪出水阀，开启再生液阀，使再生液进入柱内，高度约为树脂层高的1.5～1.6倍左右，关闭进再生液阀。

（3）控制再生液流速v＝6m/h（对φ30交换柱，Q＝4.2L/h，对φ40交换柱，Q＝9.6L/h），约需10min再生时间，并将全部再生排出液收集在1000ml烧杯中。

4、进置换水

（1）向柱内注入软化水，约为两倍树脂体积。

（2）控制置换水流速v＝6m/h，让其通过树脂层，并将排出液收集在上述1000mL烧杯中，计其体积为V₁。

（3）测出烧杯中排出液硬度H_C（稀释40倍滴定）。

六、实验结果

1、画出离子交换柱硬度泄漏曲线（出水硬度变化曲线），并找出泄漏点a和对应时间t_a（min）。

2、计算树脂工作交换容量

（1）根据上述泄漏曲线计算

（2）根据再生时收集的排放液硬度含量计算

（3）验算，要求

3、计算再生剂耗量（树脂层再生一次时NaCl的用量g/L）

4、再生剂比耗n

附：硬度滴定步骤

1、吸取50mL水样，置于150mL三角杯中。

2、加入2mL缓冲液与五滴络黑T指示剂，立即用EDTA滴定，充分至溶液呈兰色时，即为终点。

3、总硬度

式中，V —— EDTA标准液体积（mL）；

M —— EDTA标准液摩尔浓度；

—— 水样体积（mL）。

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