實驗2 離子交換法制備去離子水

1、實驗2 離子交換法制備去離子水一、實驗目的1了解離子交換法的原理。2掌握離子交換柱的制作方法及去離子水的制備方法。3學習電導率儀的使用及水中常見離子的定性鑒定方法。二、實驗原理1離子原理無論是工農業(yè)生產用水、日常生活用水，還是科研實驗用水，對水質都有一定的要求。在天然水或者自來水中含有各種各樣的無機和有機雜質，常見的無機雜質有、離子及某些氣體。常見的處理方法有蒸餾法、電滲析法和離子交換法。本實驗中主要介紹離子交換法的原理及應用。離子交換法中起核心作用的物質就是離子交換樹脂，它是一種具有網狀結構的有機高分子聚合物，由本體和交換基團兩部分組成，其中本體起的是載體作用，而本體上附著的交換基團才是活性

2、成分。根據活性基團類型的不同，可以把離子交換樹脂分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。典型的陽離子交換樹脂是磺酸鹽型交換樹脂，其結構為其中H+離子可以電離，進入溶液，并與溶液中陽離子如、離子等進行交換，故名為陽離子交換樹脂。典型的陰離子交換樹脂如季銨鹽型離子交換樹脂，其結構為其中離子可以電離進入溶液，并與溶液中陰離子、離子等進行交換，故名為陰離子交換樹脂等凈化的水分別經過陰離子交換樹脂后，雜質離子被離子和離子所取代，最后通過中和反應結合生成水，達到凈化的目的。值得指出的是離子交換法只能對水中電解質雜質有較好的凈化作用，而對其他類型雜質如有機雜質是無能為力的。實際生產時，將離子交換樹脂裝填入容器狀

3、管道中，做成離子交換柱（見圖3.28），一個陽離子交換柱和一個陰離子交換柱串聯在一起使用，稱為一級離子交換法水處理裝置（圖3.29）。該裝置串聯的級數越多，去雜質的效果顯然越好。實際上實驗室里使用的所謂蒸餾水，有很多就是通過離子交換法制得的。離子換柱在使用過一段時間后，柱內樹脂的離子交換能力會出現下降，解決辦法是分別讓NaOH溶液和HCl溶液流過失效的陽離子和陰離子交換樹脂，這一過程叫做離子交換樹脂的再生。2水質的檢驗由于純水中只含有微量的離子和離子，所以電導率極小，如果水中含有電解質雜質，會使得水的電導率明顯增大。故用電導率儀測定水樣的電導率大小，可以估計出水樣的純度。另外還可以用化學方法對

4、水樣中常見離子進行定性鑒定：（1）離子：用溶液鑒定。（2）離子：用溶液鑒定。（3）離子：在pH約為811的溶液中，用鉻黑T檢驗離子。若無離子，溶液呈藍色；若有離子存在，則與鉻黑T形成酒紅色的配合物。（4）離子：在pH>12的溶液中，用鈣指示劑檢驗離子。若無離子存在溶液呈藍色；若有離子存在，則與鈣指示劑形成紅色配合物。（在此pH條件下，離子已生成氫氧化物沉淀，不干擾離子的鑒定）。三、儀器與試劑儀器：電導率儀、微型燒杯、離子交換柱（2根）、陽離子交換樹脂、陽離子交換樹脂、濾紙、pH試紙。試劑：HNO3（1 mol·L-1）、NaOH（2 mol·L-1）、NH3·

5、;H2O（2 mol·L-1）、（0.1 mol·L-1）、（1 mol·L-1）、鉻黑T（固體）、鈣指示劑（固體）。四、實驗內容1離子交換裝置的制作離子交換裝置由兩根離子交換柱串聯組成。上面一根柱子中裝陽離子交換樹脂，下面一根柱子中裝陰離子交換樹脂。柱子底部墊有玻璃纖維，以防止樹脂顆粒掉出柱外。用燒杯將離子交換樹脂裝入柱內，一直填滿到離柱口大約2 cm處。在裝填過程中一定要填實，不能讓柱子內部出現空洞或者氣泡，出現以上情況可以拿玻璃棒伸入樹脂內部搗實。最后加水封住離子交換樹脂，以避免接觸空氣。裝置的流程為自來水陽離子交換柱陰離子交換柱去離子水（圖3.29）。2去

6、離子水的制備將自來水加入陽離子交換柱上端的開口（注意：在實驗過程中，要隨時補充自來水，以防止樹脂干涸，水位要求能堵住樹脂表面）。調節(jié)螺旋夾，使得流出液的速度為1520滴/min，并流過陰離子交換柱，而且要保持上下柱子流速一致。用燒杯在陰離子交換柱，而且要保持上下柱子流速一致。用燒杯在陰離子交換柱下承接大約15mL流出液后，再用微型燒杯收集水樣至滿，然后進行檢驗。實驗結束后將上下兩個螺旋夾旋緊，并把兩個柱子內加滿水。3水質的檢驗對自來水和制備得到的去離子水，分別進行如下檢測，實驗結果填寫在表3.2里。（1）電導率的測定每次測定前，都要先后用蒸餾水和待測水樣沖洗電導電極，并用濾級吸干，再將電極浸入

7、水樣中，務必保證電極頭的鉑片完全被水浸沒，然后按照附錄中電導率儀的說明進行操作。（2）離子的定性檢驗離子：取水樣1mL，加入1滴2 mol·L-1 NaOH溶液，再加入少許鈣指示劑，觀測溶液顏色。離子：取水樣1mL，加入1滴2 mol·L-1 氨水，再加入少許鉻黑T,觀察溶液顏色。離子和離子：自己設計檢驗方案。在這幾組方案中，為了使實驗現象更明顯和便于比較，應當采取對照的方法。如檢驗離子時，將2支試管內別裝入自來水和去離子水，然后按實驗步驟進行，觀察比較2支試管內的顏色。表 實驗現象記錄表測試水樣電導率檢驗現象離子離子離子離子自來水制得的去離子水結論： 。五、思考題1寫出離子交換樹脂再生的有關方程式。2為什么要先讓流出液流出15mL以后，才能開始收集產品檢驗？3實驗中為什么要用微型的燒杯收集流出液？4列舉出至少3種不能用離子交換法去除的水中雜質。5現有下列無色、濃度均為0.01mol·L-1的葡萄糖溶液、氯化鈉溶液、醋酸溶液和硫酸鈉溶液，能否用測量電導率的方法進行區(qū)別？6需制備的水為什么先經過陽離子交換樹脂處理，后經過陰離子交換樹脂處理？反過來如何？實驗2報告 離子交換法制備去離子水班級 學號 姓名 實驗日期 一、實驗目的二、實驗內容（1）離子交換裝置的制作按3.29圖所示，裝配好離子交換裝置。并在上面一個柱內加入 交