1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上離子交換法制備純水一、實驗?zāi)康?了解離子交換法制純水的基本原理，掌握其操作方法；2掌握水質(zhì)檢驗的原理和方法；3鞏固酸度計的使用，學(xué)會電導(dǎo)率儀的使用。二、實驗原理離子交換法是目前廣泛采用的制備純水的方法之一。水的凈化過程是在離子交換樹脂上進(jìn)行的。離子交換樹脂是有機(jī)高分子聚合物，它是由交換劑本體和交換基團(tuán)兩部分組成的。例如，聚苯乙烯磺酸型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂就是苯乙烯和一定量的二乙烯苯的共聚物，經(jīng)過濃硫酸處理，在共聚物的苯環(huán)上引入磺酸基(SO3H)而成。其中的H+可以在溶液中游離，并與金屬離子進(jìn)行交換。RSO3H + M+  RSO3M + H+R：聚合物的本體

2、；SO3：與本體聯(lián)結(jié)的固定部分，不能游離和交換；M+：代表一價金屬離子。陽離子交換樹脂可表示為：            本體       交換基團(tuán)                        R &

3、#160;      SO3  H+                                           

4、;                                 起交換作用的陽離子如果在共聚物的本體上引入各種胺基，就成為陰離子交換樹脂。例如，季胺型強(qiáng)堿性陰離子交換樹RN+(CH3)3OH，其中OH在溶液中可以游離，并與陰離子交換。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

5、性。例如，RSO3H型陽離子交換樹脂，交換基團(tuán)中的H+可與天然水中的各種陽離子進(jìn)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(jìn)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(tuán)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(yīng)，這樣就得到了高純水。交換反應(yīng)可簡單表示為：     2RSO3H + Ca(HCO3)2    (RSO3)2Ca + 2H2CO3     RSO3H + NaCl R

6、SO3Na + HCl     RN(CH)3OH + NaHCO3 RN(CH)3HCO3 + NaOH     RN(CH)3OH + H2CO3 RN(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。實驗用品儀器：電導(dǎo)率儀、電導(dǎo)電極、酸度計、離子交換柱(也可用堿式滴定管代替)。材料：玻璃纖維(棉花)、乳膠管、螺旋夾、pH試紙。固體藥品：717強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂、732強(qiáng)酸性陽離子交換樹

7、脂。液體藥品：NaOH(2mol·L-1)、HCl(2mol·L-1)、AgNO3(0.1mol·L-1)、NH3NH4Cl緩沖溶液(pH=10)、鉻黑T指示劑。三、實驗步驟1樹脂的預(yù)處理將717(201×7)強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂用NaOH(2mol·L-1)浸泡24小時，使其充分轉(zhuǎn)為OH-型（由教師處理）。取OH-型陰離子交換樹脂10mL，放入燒杯中，待樹脂沉降后傾去堿液。加20mL蒸餾水?dāng)嚢?、洗滌、待樹脂沉降后，傾去上層溶液，將水盡量倒凈，重復(fù)洗滌至接近中性(用pH試紙檢驗，pH=78)。將732(001×7)強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂

8、用HCl(2mol·L-1) 浸泡24小時，使其充分轉(zhuǎn)為H+型（由教師處理）。 取H+型陽離子交換樹脂5mL, 于燒杯中, 待樹脂沉降后傾去上層酸液，用蒸餾水洗滌樹脂，每次大約20mL，洗至接近中性(用pH試紙檢驗pH=56)。最后，把已處理好的陽、陰離子交換樹脂混合均勻。2裝柱在一支長約30 cm，直徑1 cm的交換柱內(nèi)，下部放一團(tuán)玻璃纖維，下部通過橡皮管與尖嘴玻璃管相連，用螺旋夾夾住橡皮管，將交換柱固定在鐵架臺上(見圖1)。在柱中注入少量蒸餾水，排出管內(nèi)玻璃毛和尖嘴中的空氣，然后將已處理并混合好的樹脂與水一起，從上端逐漸傾入柱中，樹脂沿水下沉，這樣不致帶入氣泡。若水過滿，可打開螺

9、旋夾放水，當(dāng)上部殘留的水達(dá)1 cm時，在頂部也裝入一小團(tuán)玻璃纖維，防止注入溶液時將樹脂沖起。在整個操作過程中，樹脂要一直保持為水覆蓋。如果樹脂床中進(jìn)入空氣，會產(chǎn)生偏流使交換效率降低，若出現(xiàn)這種情況，可用玻棒攪動樹脂層趕走氣泡。(另一種樹脂交換裝置見圖2)3純水制備將自來水慢慢注入交換柱中，同時打開螺旋夾，使水成滴流出(流速12 d/s，等流過約10 mL以后，截取流出液作水質(zhì)檢驗，直至檢驗合格。4水質(zhì)檢驗1化學(xué)檢驗(1)檢驗Ca2+、Mg2+離子：分別取5mL交換水和自來水，各加入34d NH3NH4Cl緩沖液及1d鉻黑T指示劑，觀察現(xiàn)象。交換過的水呈藍(lán)色，表示基本上不含Ca2+、Mg2+離子

10、。(2)檢驗Cl離子：分別取5mL交換水和自來水，各加入1d 5 mol·L-1 HNO3和1d 0.1 mol·L-1AgNO3溶液，觀察現(xiàn)象。交換水無白色沉淀。2物理檢驗(1)電導(dǎo)率測定：用電導(dǎo)率儀分別測定交換水和自來水的電導(dǎo)率。水中雜質(zhì)離子越少，水的電導(dǎo)率就越小，用電導(dǎo)儀測定電導(dǎo)率可間接表示水的純度。習(xí)慣上用電阻率(即電導(dǎo)率的倒數(shù))表示水的純度。理想純水有極小的電導(dǎo)率。其電阻率在25攝氏度時為1.8×107歐姆·厘米(電導(dǎo)率為0.056 S·cm-1)。普通化學(xué)實驗用水在1.0×105歐姆·厘米(電導(dǎo)率為10 S·cm-1)，若交換水的測定達(dá)到這個數(shù)值，即為合乎要求。(2)pH值測定: 用酸度計分別測定交換水和自來水的pH值。四、思考題(1)離子交換法制純水的基本原理是什么？(2)