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1、1离子交换与膜处理技术作业（给排 09）1、硬度的分类及特点？硬度的单位？什么是碱度？2、书本 P420 第 2 题？3、石灰软化处理后水质有何变化？为什么不能将水中硬度降为零？4、实现逆流再生的关键是什么？5、离子交换树脂的基本性能？6、强酸、强碱离子交换树脂进行交换反应时的影响因素是什么？7、简述 Na 离子交换法、H 离子交换法、HNa 离子交换法？8、弱酸、弱碱树脂的工艺特性？9、请描述复床、混合床、双层床除盐系统？10、何为电渗析？说明电渗析的极化与沉淀现象，它有何危害？应如何防止？11、何为反渗透？12、何为超滤？13、何为除盐？除盐的常用方法？什么是除盐的水质预处理？2离子交换与
2、膜处理技术作业（给排 09）1、硬度的分类及特点？硬度的单位？什么是碱度？碳酸盐硬度碳酸盐硬度(Hc):由于水中含有由于水中含有 Ca(HCO3)2 和和 Mg(HCO3)2 而形成的硬度，经而形成的硬度，经煮沸后可把硬度去掉，这种硬度称为碳酸盐硬度，亦称暂时硬度。煮沸后可把硬度去掉，这种硬度称为碳酸盐硬度，亦称暂时硬度。非碳酸盐硬度非碳酸盐硬度(Hn):由于水中含有由于水中含有 CaSO4 和和 MgSO4 等盐类物质而形成的硬度，等盐类物质而形成的硬度，经煮沸后也不能去除，这种硬度称为非碳酸盐硬度，亦称永久硬度。经煮沸后也不能去除，这种硬度称为非碳酸盐硬度，亦称永久硬度。 硬度的习惯单位为
3、硬度的习惯单位为 meq/L，是当量浓度（，是当量浓度（Ca2+和和 Mg2+的毫克当量数的毫克当量数/体体积）积） 法定计量单位是物质的量浓度（摩尔浓度法定计量单位是物质的量浓度（摩尔浓度 mol/L 或或 mmol/L ） ，基本单，基本单元选用元选用 1/2Ca2+和和 1/2Mg2+（当量粒子）（当量粒子） ，此时，此时， meq/L= mmol/L，当，当然基本单元也可用然基本单元也可用 Ca2+和和 Mg2+ 10mgCaO/L 为为 1 度（德国度）度（德国度） mgCaCO3/L（美国，日本）（美国，日本） CaCO3 的质量的质量/体积体积 1 meq/L2.8 德国度德国度
4、50 mgCaCO3/L 碱度的概念：水解时能直接产生碱度的概念：水解时能直接产生 OH-或直接接受质子或直接接受质子 H+的物质的物质 强碱：强碱：NaOH，微量强碱的存在，微量强碱的存在 PH10 弱碱：弱碱：NH3； 强碱弱酸盐：各种碳酸盐、重碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物、腐殖强碱弱酸盐：各种碳酸盐、重碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物、腐殖酸盐等。酸盐等。 天然水中，碱度主要是碳酸盐、重碳酸盐天然水中，碱度主要是碳酸盐、重碳酸盐2、书本 P420 第 2 题？答：n=m/MB，m=nMB,n 为摩尔数，与基本粒子多少有关，MB为摩尔质量，二者刚好同步反向变化，所以质量（包括质量浓度）与基
5、本粒子的形式无关。如相同质量的 Ca2+，基本单元选 Ca2+，则摩尔质量为 40，摩尔数为n，基本单元选 1/2Ca2+，摩尔质量为 20，摩尔数为 2n，质量不变。3、石灰软化处理后水质有何变化？为什么不能将水中硬度降为零？石灰软化的实际过程：2323233223232232322Mg(OH)CaCOCa(OH)MgCO (8)O2HMgCOCaCOCa(OH)Mg(HCO (7)O2H2CaCOCa(OH)Ca(HCO (6)OHCaCOCa(OH)CO (5)3去除 1molCa(HCO3)2，要消耗 1molCa(OH)2去除 1molMg(HCO3)2，要消耗 2molCa(OH)
6、2对非碳酸盐硬度的影响：对非碳酸盐硬度的影响：(11) MgSO4+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaSO4(12) MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCl2结论：结论：熟石灰与水中非碳酸盐的镁硬度起反应生成熟石灰与水中非碳酸盐的镁硬度起反应生成 Mg(OH)2 的同时产生了等物的同时产生了等物质的量的非碳酸盐的钙硬度。质的量的非碳酸盐的钙硬度。4、实现逆流再生的关键是什么？答：逆流再生时，再生液首先接触饱和程度低的底层树脂，然后再生饱和程度再生时，再生液首先接触饱和程度低的底层树脂，然后再生饱和程度较高的中、上层树脂。这样再生液被充分利用，再生剂用量显著降低，并能保较高的中、上层
7、树脂。这样再生液被充分利用，再生剂用量显著降低，并能保证底层树脂得到充分再生。软化时，处理水在经过相当软化后才与底层树脂接证底层树脂得到充分再生。软化时，处理水在经过相当软化后才与底层树脂接触，充分交换，提高出水水质。触，充分交换，提高出水水质。要保证逆流再生的工艺效果必须注意以下几点：要保证逆流再生的工艺效果必须注意以下几点： 树脂不乱层：再生和置换时树脂层不发生紊乱是保证逆流再生效果的关树脂不乱层：再生和置换时树脂层不发生紊乱是保证逆流再生效果的关键。键。 底层树脂的再生度：出水端树脂层的再生度对出水品质有决定性的影响。底层树脂的再生度：出水端树脂层的再生度对出水品质有决定性的影响。（再生
8、液的纯度重要因素）（再生液的纯度重要因素） 进水浊度：控制浊度主要为减少大反洗次数提高经济效益。进水浊度：控制浊度主要为减少大反洗次数提高经济效益。5、离子交换树脂的基本性能？答：外观、交联度、含水率、溶胀性、密度、交换容量、有效 PH 值。6、强酸、强碱离子交换树脂进行交换反应时的影响因素是什么？答：由书本答：由书本 P402 表表 21-6 可知，同一种树脂对不同离子进行交换反应，其选择可知，同一种树脂对不同离子进行交换反应，其选择系数值是不同的，这取决于树脂和离子之间的亲合力。选择系数大，则亲合力系数值是不同的，这取决于树脂和离子之间的亲合力。选择系数大，则亲合力亦大。强酸树脂对水中各种
9、常见离子的选择性顺序为：亦大。强酸树脂对水中各种常见离子的选择性顺序为：Fe2+Ca2+Mg2+K+NH4+Na+H+Li+ 强碱性阳树脂对水中各种阴离子的交换选者性也是不同的，一般顺序为：强碱性阳树脂对水中各种阴离子的交换选者性也是不同的，一般顺序为：4 SO42-NO3-Cl-OH-F-HCO3-HSIO3-即位于顺序前列的离子可从树脂上取代位于顺序后列的离子。并且，电荷即位于顺序前列的离子可从树脂上取代位于顺序后列的离子。并且，电荷愈高的离子，其亲合力愈强，在同价离子中原子序数愈大，则水合离子半径愈愈高的离子，其亲合力愈强，在同价离子中原子序数愈大，则水合离子半径愈小，其亲合力也愈大。同
10、时，上述有关选择性顺序均指常温、稀溶液的情况而小，其亲合力也愈大。同时，上述有关选择性顺序均指常温、稀溶液的情况而言，当高浓度时，顺序的前后变成次要的问题，而浓度的大小则成为决定离子言，当高浓度时，顺序的前后变成次要的问题，而浓度的大小则成为决定离子交换反应方向的关键因素。交换反应方向的关键因素。7、简述 Na 离子交换法、H 离子交换法、HNa 离子交换法？答：Na 离子交换是最简单的一种软化方法，其反应如下离子交换是最简单的一种软化方法，其反应如下:2RNa+Ca(HCO3)2 R2Ca+2NaHCO32RNa+CaSO4 R2Ca+Na2SO42RNa+MgCl2 R2Mg+2NaCl优
11、点：处理过程中不产生酸性水。再生剂为食盐。设备和管道防腐设施简单。优点：处理过程中不产生酸性水。再生剂为食盐。设备和管道防腐设施简单。缺点：需预先除去碳酸氢盐使水硬度减小，不能直接用缺点：需预先除去碳酸氢盐使水硬度减小，不能直接用 Na 型阳离子交换法对型阳离子交换法对水进行软化。水进行软化。强酸性强酸性 H 型离子交换树脂的软化反应如下：型离子交换树脂的软化反应如下：2RH+Ca(HCO3)2 R2Ca+2CO2+2H2O2RH+Mg(HCO3)2 R2Mg+2CO2+2H2O2RH+CaCl2 R2Ca+2HCl2RH+MgSO4 R2Mg+H2SO4从上式可以看出从上式可以看出1、原水中
12、碳酸盐硬度在交换过程中形成碳酸。、原水中碳酸盐硬度在交换过程中形成碳酸。2、除了软化还能去除碱度。、除了软化还能去除碱度。3、非碳酸盐硬度在交换过程中可生成相应的酸。、非碳酸盐硬度在交换过程中可生成相应的酸。一般总和一般总和 Na 离子交换联合使用，或与其他措施相结合。离子交换联合使用，或与其他措施相结合。8、弱酸、弱碱树脂的工艺特性？答：弱酸性树脂主要和碳酸盐硬度起作用，和非碳酸盐硬度基本不起作用，弱酸性树脂主要和碳酸盐硬度起作用，和非碳酸盐硬度基本不起作用，2RCOOH+Ca(HCO3)2=(RCOO)2Ca+2H2CO32RCOOH+Mg(HCO3)2=(RCOO)2Mg+2H2CO35
13、优点：（优点：（1）对）对 H+的亲合力强，的亲合力强，COOH 的离解度小，特别容易吸附的离解度小，特别容易吸附 H+，所以，所以和强酸性树脂相比，弱酸和强酸性树脂相比，弱酸 H 型树脂再生时酸的量和浓度都可以较低。型树脂再生时酸的量和浓度都可以较低。 （2） 交交换容量大，是普通强酸的一倍。弱酸性树脂一般也和换容量大，是普通强酸的一倍。弱酸性树脂一般也和 Na 型树脂联合使用，用型树脂联合使用，用于水的脱碱软化，联合方式有二种：于水的脱碱软化，联合方式有二种：H、Na 串联系统；在同一交换器中填装串联系统；在同一交换器中填装 H型弱酸和型弱酸和 Na 型强酸树脂，构成型强酸树脂，构成 HN
14、a 离子交换双层床。离子交换双层床。9、请描述复床、混合床、双层床除盐系统？答：10、何为电渗析？说明电渗析的极化与沉淀现象，它有何危害？应如何防止？答：电渗析是在直流电场的作用下，以电位差为推动力，利用阴、阳离子交换电渗析是在直流电场的作用下，以电位差为推动力，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。学过程。在直流电场作用下，由于离子通过膜的迁移速度要比它在溶液中的迁移在直流电场作用下，由于离子通过膜的迁移速度要比它在溶液中的迁移速度快得多，结果阳膜淡室一侧膜表面滞留层中
15、的离子浓度小于溶液中速度快得多，结果阳膜淡室一侧膜表面滞留层中的离子浓度小于溶液中的浓度，施加的电流强度越大，滞留层中的离子浓度就降低得越多。当的浓度，施加的电流强度越大，滞留层中的离子浓度就降低得越多。当电流提高到某一程度，滞留层中浓度趋近于零，于是就发生大量水分子电流提高到某一程度，滞留层中浓度趋近于零，于是就发生大量水分子电离，产生电离，产生 H+和和 OH-离子来负载电流，这就是所谓极化现象。离子来负载电流，这就是所谓极化现象。OH-经经过阴膜到达浓室，和水中过阴膜到达浓室，和水中 Ca2+或或 Mg2+形成形成 CaCO3 和和 Mg(OH)2 沉淀。沉淀。膜表面产生极化现象时的电流
16、密度称为极限电流密度。膜表面产生极化现象时的电流密度称为极限电流密度。极化危害：电能消耗在 H+和 OH-的迁移上；在阴膜的浓室一侧产生沉淀。解决办法：解决办法： 控制操作电流，防极化控制操作电流，防极化 定时倒换电极，溶解于沉淀交互定时倒换电极，溶解于沉淀交互 定期酸洗定期酸洗11、何为反渗透？答：当把溶剂和溶液当把溶剂和溶液(或把两种不同浓度的溶液或把两种不同浓度的溶液)分别置于半透膜的两侧时，纯分别置于半透膜的两侧时，纯6溶剂将自然穿过半透膜而自发地向溶液溶剂将自然穿过半透膜而自发地向溶液(或从低浓度溶液向高浓度溶液或从低浓度溶液向高浓度溶液)一侧流一侧流动，这种现象叫做渗透。二侧溶液的液面差动，这种现象叫做渗透。二侧溶
