工业废水离子交换综合实验.docVIP

工业废水离子交换综合实验 说明：本实验可与实验一，二，三，五组成工业废水离子交换综合实验。 一、实验目的 1、深离子交换基本理论的理解。 2、了解并掌握离子交换设备的操作。 3、熟悉离子交换除碱和除盐的过程。 4、熟悉水的硬度、碱度的测定方法。 二、实验要求 1、了解实验的目的； 2、学会实验方法和会处理实验数据； 3、实验之后，明白其中所涉及的理论知识。 三、实验原理 离子交换是一种特殊的固体吸附过程，它是由离子交换树脂在电解质溶液中进行的。一般的离子交换树脂是一种不溶于水的固体颗粒状物质，它能够从电解质溶液中把本身所含的另外一种带有相同电性符号的离子与其等量的置换出来，按照所交换的种类，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。 一类阳离子交换树脂，是以钠离子或氢离子置换溶液中的阳离子从而将其去除掉。置换反应为 钠型 NaOR + M2+ ==== MR + 2Na+ (1) 氢型 H2R + M2+ ==== MR + 2H+ (2) 反应式中R表示树脂，M2+表示阳离子。 另一类阴离子交换树脂，是以羟基（OH-）离子置换溶液中的阴离子，从而将其去除掉，置换反应式为 ROH + A2- ===== RA +2OH- (3) 反应式中R表示树脂，A2-表示阴离子。 离子的交换吸附能力，在其他条件相同时，交换能力大小顺序如下： 阳离子交换顺序（强酸性阳树脂）为：Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+NH4+Na+H+Li+. 阴离子交换顺序（强碱性阴树脂）为：草酸离子＞柠檬酸离子＞PO43-＞SO42-＞Cl＞NO3- 实际上，天然水中及工业废水中都不会只含有一种离子，通常都含有多种阳离子和多种阴离子，交换过程也复杂得多。就软化而言，含有多种阳离子的水流经钠型离子交换层时，Cu2+,Zn2+,Ni2+,Ca2+,Mg2+被吸附在树脂上，同时释放Na+，从而使水得到软化。 当树脂的交换容量耗尽时，交换柱流出水的硬度就会超过规定值，这一情况称为穿透。此时，必须将树脂再生。再生前，应对交换罐进行反冲洗，以除去固体沉积物。阳离子交换柱再生方法是用盐溶液（NaCl）或用酸溶液(H2SO4)流经交换柱;而阴离子交换柱再生方法则是用氢氧化钠溶液（NaOH）或氢氧化铵溶液(NH4OH) 经过交换柱。再生后，用纯水冲洗交换柱以除去残留的无效离子。 如必须软化水的硬度又要降低水的碱性，则可将OH-型和Na+型离子交换柱串联使用。利用阴阳树脂共同工作是目前制取纯水的基本方法之一。阳树脂自身可交换H+离子与水中离子交换，去除阳离子。阴树脂官能团中的OH-离子与水中阴离子交换，这样把两种交换柱串联起来，就能够有效地去除水中绝大部分离子，从而达到除盐的目的。水中所含阴阳离子多少，直接应响溶液的导电性，经阴阳离子交换的水中，离子的含量很少，在工业用水测定，常常用水的导电率来表示离子交换的水质。 四、实验装置及仪器 离子交换除碱实验装置（图1）（1套） 离子交换除盐实验装置（图2）（1套） 酸度计（1台） 电导仪（1台） 滴定管、架（50mL酸式、50mL碱式各1套） 量筒（100mL,10mL各1个） 烧杯（500mL,50mL各1个） 容量瓶(500mL,50mL各1个) 三角烧瓶(250mL2个) 10、移液管(50mL,25mL各1个) 五、实验用试剂 EDTA标准溶液(0.02mol/l) HCl标准溶液0.1mol/l) 酚酞指示剂(1%) 甲基橙指示剂(0.05%) 铬黑T指示剂 pH=10缓冲溶液(NH4Cl+NH4OH0.05mol/l) 六、实验操作步骤 本实验分两部分进行，首先进行离子交换除碱实验，然后进行离子除盐实验。 离子交换除碱实验 （1）碱度的测定 用移液管取水样50mL，注入250 mL锥型瓶中，加入酚酞指示剂2滴，若水样此时不变红色，则不必用标准盐酸溶液滴定，即P=0表示没有OH-及CO3-，仅有HCO3-存在，可省去步骤B直接按步骤CD进行。 若水样变为红色，用0.1mol/l标准HCL溶液滴定，至颜色刚褪为止，记录标准盐酸溶液的P mL数，这时OH=P，记录在表1中。 加入甲基橙指示剂2滴。 若水样变为黄色，再用0.1mol/l标准HCL溶液滴定，至颜色刚好变为橙色为止。记录HCl溶液用量M毫升数，记录在表1中。 （2）硬度的测定 取50mL水样注入250mL锥型瓶中，加蒸馏水50mL。 在水样中加入5mL缓冲溶液，并加入2滴铬黑T。 用EDTA二钠盐标准溶液滴定，直至溶液由酒红色变为兰色，记