实验2 离子交换法制备去离子水.doc

实验 2 离子交换法制备去离子水一、实验目的 。 。 。二、实验原理 、日常生活用水,还是科研实验用水,对水质都有一定的要求。在天然水或者自来水中含有各种各样的无机和有机杂质,常见的无机杂质有?2 Mg 、?2 Ca 、?23 CO 、?3 HCO 、? Cl 离子及某些气体。常见的处理方法有蒸馏法、电渗析法和离子交换法。本实验中主要介绍离子交换法的原理及应用。离子交换法中起核心作用的物质就是离子交换树脂,它是一种具有网状结构的有机高分子聚合物,由本体和交换基团两部分组成,其中本体起的是载体作用, 而本体上附着的交换基团才是活性成分。根据活性基团类型的不同,可以把离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。典型的阳离子交换树脂是磺酸盐型交换树脂,其结构为其中 H +离子可以电离,进入溶液,并与溶液中阳离子如? Na 、?2 Mg 、?2 Ca 离子等进行交换,故名为阳离子交换树脂。典型的阴离子交换树脂如季铵盐型离子交换树脂,其结构为其中? OH 离子可以电离进入溶液,并与溶液中阴离子?24 SO 、? CI 离子等进行交换,故名为阴离子交换树脂等净化的水分别经过阴离子交换树脂后,杂质离子被?H 离子和? OH 离子所取代, 最后通过中和反应结合生成水,达到净化的目的。值得指出的是离子交换法只能对水中电解质杂质有较好的净化作用,而对其他类型杂质如有机杂质是无能为力的。实际生产时,将离子交换树脂装填入容器状管道中,做成离子交换柱(见图 ) ,一个阳离子交换柱和一个阴离子交换柱串联在一起使用,称为一级离子交换法水处理装置( )。该装置串联的级数越多,去杂质的效果显然越好。实际上实验室里使用的所谓蒸馏水,有很多就是通过离子交换法制得的。离子换柱在使用过一段时间后,柱内树脂的离子交换能力会出现下降,解决办法是分别让 NaOH 溶液和 HCl 溶液流过失效的阳离子和阴离子交换树脂,这一过程叫做离子交换树脂的再生。 ?H 离子和? OH 离子,所以电导率极小,如果水中含有电解质杂质,会使得水的电导率明显增大。故用电导率仪测定水样的电导率大小,可以估计出水样的纯度。另外还可以用化学方法对水样中常见离子进行定性鉴定: (1) ? C1 离子:用 3 AgNO 溶液鉴定。(2) ?24 SO 离子:用 2 BaC1 溶液鉴定。(3) ?2 Mg 离子:在 pH 约为 8~11 的溶液中,用铬黑 T 检验?2 Mg 离子。若无?2 Mg 离子,溶液呈蓝色;若有?2 Mg 离子存在,则与铬黑 T 形成酒红色的配合物。( 4) ?2 Ca 离子:在 pH> 12的溶液中,用钙指示剂检验?2 Ca 离子。若无?2 Ca 离子存在溶液呈蓝色;若有?2 Ca 离子存在,则与钙指示剂形成红色配合物。(在此pH 条件下, ?2 Mg 离子已生成氢氧化物沉淀,不干扰?2 Ca 离子的鉴定)。三、仪器与试剂仪器:电导率仪、微型烧杯、离子交换柱( 2根) 、阳离子交换树脂、阳离子交换树脂、滤纸、 pH 试纸。试剂: HNO 3(1 mo l·L -1)、 NaOH (2 mo l·