離子交換樹(shù)脂試驗(yàn)報(bào)告

本文格式為Word版，下載可任意編輯——離子交換樹(shù)脂試驗(yàn)報(bào)告中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院化工專業(yè)試驗(yàn)

T11.離子交換試驗(yàn)（分開(kāi)工程，指導(dǎo)教師：蔣崇文）

一、試驗(yàn)?zāi)康呐c要求

1.學(xué)習(xí)采用離子交換樹(shù)脂分開(kāi)檸檬酸的基本原理。2.把握離子交換法的基本操作技術(shù)。3.把握離子交換法穿透曲線的測(cè)定方法二、試驗(yàn)原理

待分開(kāi)組分檸檬酸（H3A表示）的溶液，在與強(qiáng)堿性樹(shù)脂（HOR表示）進(jìn)行離子交換時(shí)，交換組分之間遵守如下化學(xué)計(jì)量關(guān)系：

H3A?3HOR?3AR3?3H2O離子交換柱操作過(guò)程，可用流出曲線表征，稱為穿透曲線，圖11-1示。橫坐標(biāo)為流出液體的體積，縱坐標(biāo)為流出液中離子濃度。流出曲線反映了恒定流速時(shí)，不同時(shí)刻流出液中離子濃度的變化規(guī)律。流出曲線中的a和b段，離子交換樹(shù)脂未飽和，流出液中不含被交換離子，隨著離子交換樹(shù)脂開(kāi)始飽和，流出液中開(kāi)始出現(xiàn)被交換離子，流出液濃度為0.05C0時(shí)稱為穿透點(diǎn)c，流出曲線中的d段，離子交換樹(shù)脂進(jìn)一步被飽和，流出液中被交換離子繼續(xù)增加，流出曲線到達(dá)e點(diǎn)時(shí)，樹(shù)脂被完全飽和，流出液中離子濃度達(dá)到進(jìn)料液中水平0.95C0成為飽和點(diǎn)。此時(shí)流出的體積為飽和體積。離子交換的試驗(yàn)裝置圖11-2示。

圖11.1離子交換的穿透曲線

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原料液熱水出口陰離子交換樹(shù)脂熱水進(jìn)口圖4-2離子交換試驗(yàn)裝置圖11.2離子交換的裝置圖三、試劑與材料

強(qiáng)堿型樹(shù)脂，2mol/L鹽酸溶液；2mol/L氫氧化鈉溶液，0.1mol/L氫氧化鈉溶液，1％酚酞指示劑。四、器材

50cm×1cm交換柱，堿式滴定管，收集試管，燒杯，150ml錐形瓶。五、試驗(yàn)步驟1.樹(shù)脂的處理

將干的強(qiáng)堿型樹(shù)脂用蒸餾水浸泡過(guò)夜，使之充分溶脹。用2倍體積的2mol/L的氫氧化鈉浸泡1小時(shí)，傾去清液，洗至中性。再用2mol/L的鹽酸處理，做法同上。如此重復(fù)2次，每次酸堿用量為樹(shù)脂體積的2倍。最終一次處理用2mol/L的NaOH溶液進(jìn)行，放盡堿液，用清水淋洗至中性待用。2.裝柱

取直徑1cm,長(zhǎng)度50cm的交換柱，用脫脂棉塞住玻璃柱的下部。將柱垂直置于鐵架上。自頂部注入上述經(jīng)處理的樹(shù)脂懸浮液，關(guān)閉層析柱出口，待樹(shù)脂沉降后，放出過(guò)量溶液，再參與一些樹(shù)脂，至樹(shù)脂沉降至25cm的高度。3．檸檬酸水溶液的滴定

用配置好的0.2mol/L的NaOH溶液滴定2ml配置好的檸檬酸水溶液中酸的濃度，以1%酚酞溶液作指示劑，共消耗NaOH溶液22.12ml。4．檸檬酸的離子交換

用步驟3中的檸檬酸水溶液過(guò)柱，調(diào)理流速為0.5~1mL/min（1滴/秒），同時(shí)用試管開(kāi)始收集流出液，每管收集5ml，共收集約15~20管。用0.1mol/L標(biāo)準(zhǔn)NaOH滴定收集液中酸的

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濃度。用收集液酸濃度C對(duì)收集流出液體積V作圖，得到檸檬酸離子交換的穿透曲線。

六、數(shù)據(jù)處理

CNaOH=0.2mol/L檸檬酸的濃度約0.35mol/L

表11.1檸檬酸水溶液的滴定數(shù)據(jù)：

VNaOHV檸檬酸C檸檬酸0

2mL22.12mL0.36867mol/L

V檸檬酸=5mLVH2O=10mL

表11.2檸檬酸的離子交換數(shù)據(jù)

VNaOH（mL）序號(hào)C檸檬酸（mol/L）

6

78910111213141516

0.105.007.0013.7017.1020.3322.0023.5024.2024.3024.30

0.00133

0.066670.093330.182670.228000.271070.293330.313330.322670.324000.32400

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c0.30.2c(mol/L)0.10.00102030V(ml)

圖11.3檸檬酸離子交換穿透曲線

七、試驗(yàn)結(jié)果探討

依據(jù)本試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的離子交換穿透曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比，可知曲線走向一致，試驗(yàn)結(jié)果基本符合要求。

流出液濃度為0.05C0時(shí)稱為穿透點(diǎn)，本次試驗(yàn)的穿透點(diǎn)出現(xiàn)在第七管流出液中，接下來(lái)離子交換樹(shù)脂進(jìn)一步被飽和，流出液中被交換離子繼