第8章一、選擇題。離子交換1、H離子交換軟化法，原水中碳酸鹽硬度在交換過程中形成碳酸，因此除了軟化外還能去除（）。非碳酸鹽硬度在交換過程中，除軟化外生成相應(yīng)的（由于H離子交換出水經(jīng)常為酸性，一般總是和（施（如加堿中和相結(jié)合）。A.酸；堿度；Na離子C.酸；Na離子；堿度B.堿度；酸；Na離子D.堿度；Na離子；酸）。）交換聯(lián)合使用，或與其他措2、純水制備方法主要有蒸餾法、反滲透法、電滲析法、冷凍法和離子交換法。其中（）的聯(lián)合使用可制備高純度去離子水。A.離子交換法、電滲析法或反滲透法B.電滲析法、蒸餾法、冷凍法C.蒸餾法、反滲透法D.反滲透法、蒸餾法、冷凍法3、水的軟化處理主要有：一是基于（），加入某些藥劑，把水中鈣、鎂離子轉(zhuǎn)變成難溶化合物使之沉淀。這一方法稱為水的藥劑軟化法或沉淀軟化法。二是基于（），利用某些離子交換劑所具有的陽離子（Na+或H+）與水中鈣、鎂離子進(jìn)行交換反應(yīng)，達(dá)到軟化的目的，稱為水的離子交換軟化法。A.沉淀原理；離子交換原理C.離子交換原理；溶度積原理4、下列敘述中錯(cuò)誤的是（）A．深井水無污染，它是軟水B．利用離子交換法使暫時(shí)硬水和永久硬水都能軟化C．在暫時(shí)硬水中，若加入適量的稀鹽酸使HCO3-轉(zhuǎn)化成CO2氣體，則該暫時(shí)硬水已軟化D．用磺化煤處理硬水時(shí)，Ca2+、Mg2+等陽離子被Na+離子代替，但溶液中陰陽離子總電荷數(shù)仍然相同5、若1L水中溶有bmol/LMg(HCO3)2和2bmol/LCaCl2，則能把溶液中的Mg2+和Ca2+除去的合適試劑是（）。B.溶度積原理；離子交換原理D.溶度積原理、置換原理A．NaHCO3B．Na2CO3C．NaOHD．Ca(OH)2二、填空題。1、根據(jù)活性基團(tuán)性質(zhì)不同，離子交換樹脂可分為兩大類，凡與溶液中陽離子進(jìn)行交換反應(yīng)的樹脂成為樹脂稱為。，其交聯(lián)度越。；凡與溶液中的陰離子進(jìn)行交換反應(yīng)的2、樹脂含水率越大，表示樹脂的孔隙率越3、離子交換可分為和兩個(gè)互逆的反應(yīng)過程。離子交換器和4、離子交換裝置的種類很多，一般可分為離子交換器兩大類。5．磺化煤(表示式NaR)是一種鈉離子型離子交換劑，它能使硬水中的Ca2+、Mg2+離子交換除去而軟化?，F(xiàn)代海水的淡化方法；使海水按順序通過兩種離子交換劑，其流程圖如圖2-3所示：(1)現(xiàn)有氫型離子交換樹脂(HR)和羥型陰離子交換樹脂(ROH)，則在圖中離子交換柱中應(yīng)分別裝入的離子交換樹脂是(填表示式)A柱________，B柱________。(2)說明上述順序的理由_________________________________。三、名詞解釋。1、離子交換平衡2、交聯(lián)度3、濕真密度4、濕視密度5、有效粒徑6、均一系數(shù)7、全交換容量8、工作交換容量四、簡答題。1、以H型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂對(duì)水中Na進(jìn)行交換為例，簡述其五步動(dòng)力學(xué)過程。2、試述順流再生離子交換器的5個(gè)操作步驟。3、與順流再生相比，逆流再生為何能使離子交換出水水質(zhì)顯著提高？4、實(shí)現(xiàn)逆流再生的關(guān)鍵是什么？5、移動(dòng)床式離子交換器的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)各是什么？6、混合床有哪些優(yōu)點(diǎn)？7、影響離子交換速度的因素有哪些？+五、計(jì)算題。1．氫型陽離子交換樹脂的主要反應(yīng)可用下式表示：2R－H+Mg→MR2+2H，若將100mL水經(jīng)過氫型陽離子交換樹脂交換后，流出液用0.01mol/L的NaOH溶液中和，完全反應(yīng)后用去NaOH溶液20mL，若此水中存在的陽離子只有Ca2+，則100mL水中含有Ca2+多少毫克?2．經(jīng)分析，某水樣含Ca2+為0.003mol/L，含HCO3-為0.004mol/L，軟化這種水1m3(最大限度地除去這兩種離子)應(yīng)加入Ca(OH)2和Na2CO3各多少克？3、需軟化水量200m3/h，軟化后剩余堿度為0.3mmol/L（以HCO3-計(jì)），試計(jì)算：（1）采用RH—RNa并聯(lián)系統(tǒng)，各自流經(jīng)的水量為多少（RH以鈉泄漏為控制點(diǎn)）。（2）若采用RH—RNa串聯(lián)系統(tǒng)，各自流經(jīng)的水量為多少？水質(zhì)分析資料如下：2++Ca2+150mg/L；80mg/L；SO42-Mg2+36mg/L；85mg/L；Na+4.6mg/L；HCO3-Cl-138mg/L；35.5）（原子量：Ca40，Mg24，Na23，S32，C12，Cl第8章一.選擇題。1.B2.A3.B4.AC5.C二.填空題。離子交換參考答案1.陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂2.大、小3.交換、再生4.固定床式、移動(dòng)床式5．(1)HR，ROH(2)若相反，則首先產(chǎn)生OH-，易與Mg2+等反應(yīng)產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀，堵塞離子交換柱三.名詞解釋。1.離子交換平衡離子交換平衡是在一定溫度下，經(jīng)過一定時(shí)間，離子交換體系中固態(tài)的樹脂相和溶液相之間的離子交換反應(yīng)達(dá)到的平衡。2.交聯(lián)度交聯(lián)度是指交聯(lián)劑在離子交換樹脂內(nèi)的重量百分含量。3.濕真密度指單位真體積（不包括樹脂顆粒間空隙的體積）內(nèi)濕態(tài)密離子交換樹脂的質(zhì)量。4.濕視密度（指單位視體積內(nèi)緊密無規(guī)律排列的濕態(tài)離子交換樹脂的質(zhì)量。）5.有效粒徑有效粒徑指篩上保留90%（體積）樹脂樣品的相應(yīng)試驗(yàn)篩篩孔孔徑（mm），用符號(hào)d90表示。6.均一系數(shù)均一系數(shù)指篩上保留40%（體積）樹脂樣品的相應(yīng)試驗(yàn)篩篩孔孔徑與保留90%（體積）樹脂樣品的相應(yīng)試驗(yàn)篩篩孔孔徑的比值，用符號(hào)k40表示。7.全交換容量指單位質(zhì)量的離子交換樹脂中全部離子交換基團(tuán)的數(shù)量。8.工作交換容量指在一定的工作條件以及水質(zhì)條件下，一個(gè)固定周期中單位體積樹脂實(shí)現(xiàn)的離子交換容量。四、簡答題。1.答：（1）邊界水膜內(nèi)的擴(kuò)散：水中Na+向樹脂顆粒表面遷移，并擴(kuò)散通過樹脂表面的邊界說膜層，到達(dá)樹脂表面；（2）交聯(lián)網(wǎng)孔內(nèi)的擴(kuò)散（或稱孔道擴(kuò)散）：Na+進(jìn)入樹脂顆粒內(nèi)部的交聯(lián)網(wǎng)孔，并進(jìn)行擴(kuò)散，到達(dá)交換點(diǎn)；（3）離子交換：Na+與樹脂交換基團(tuán)上的可交換的H+進(jìn)行交換反應(yīng)；（4）交聯(lián)網(wǎng)孔內(nèi)的擴(kuò)散：被交換下來的H+在樹脂內(nèi)部交聯(lián)網(wǎng)孔中向樹脂表面擴(kuò)散；（5）邊界水膜內(nèi)的擴(kuò)散：被交換下來的H+擴(kuò)散通過樹脂表面的邊界水膜層進(jìn)入水溶液中。2.答：（1）反洗；（2）進(jìn)再生液；（3）置換；（4）正洗；（5）制水。3.與順流再生相比，逆流再生為何能使離子交換出水水質(zhì)顯著提高？答：？4.實(shí)現(xiàn)逆流再生的關(guān)鍵是什么？？5.答：優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行流速高，樹脂用量少且利用率高，占地面積小，能連續(xù)供水，減少了設(shè)備備用量。缺點(diǎn)：（1）運(yùn)行終點(diǎn)較難控制；（2）樹脂移動(dòng)頻繁、損耗大；（3）閥門操作頻繁，易發(fā)生故障，自動(dòng)化要求較高；（4）對(duì)原水水質(zhì)變化適應(yīng)能力差，樹脂層易發(fā)生亂層；（5）再生劑比耗高。6.答：陰陽離子樹脂裝填在同一交換器中，再生時(shí)，陰陽樹脂分層再生，使用時(shí)混合均勻。這種陰陽離子在同一離子交換器中的稱為混合床。由于陰陽樹脂緊密交替接觸，好象是無數(shù)陰床和陽床串聯(lián)在一起，構(gòu)成無數(shù)復(fù)合床，進(jìn)行反復(fù)多次脫鹽，故出水水質(zhì)好。電極反應(yīng)為：ROH+RH+NaCl→Rna+RCl+H2O此反應(yīng)可以看做是鹽的分解反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)的結(jié)合。影響陽離子交換的H-+和影響陰離子交換的OH能立刻化合成H2O。故離子交換作用在pH值在中性環(huán)境下進(jìn)行的有出水水質(zhì)好、反應(yīng)運(yùn)行間斷影響小，反應(yīng)終點(diǎn)明確等優(yōu)點(diǎn)。7.答：（1）樹脂的交聯(lián)度。交聯(lián)度越大，其網(wǎng)孔越小，樹脂的空隙度p就小，則其孔道擴(kuò)散即顆粒內(nèi)擴(kuò)散就慢；（2）樹脂的粒徑。粒徑越小，交換速度越快；（3）樹脂的空隙度。樹脂顆粒間的空隙度越小，離子交換速度越快；（4）水中離子濃度。水溶液中離子濃度在0.1mol/L以上時(shí)，整個(gè)離子交換速度受孔道擴(kuò)散的控制，水中離子濃度在0.003mol/L時(shí)，整個(gè)離子交換速度受液膜擴(kuò)散控制；（5）水溶液的流速。液膜擴(kuò)散的速度隨水流