【48812】离子交流法制备纯水

  在一支长约30 cm，直径1 cm的交流柱内，下部放一团玻璃纤维，下部通过橡皮管与尖嘴玻璃管相连，用螺旋夹夹住橡皮管，将交流柱固定在铁架台上。在柱中注入少数蒸馏水，排出管内玻璃毛和尖嘴中的空气，然后将已处理并混合好的树脂与水一同，从上端逐步倾入柱中，树脂沿水下沉，这样不致带入气泡。若水过满，可翻开螺旋夹放水，当上部残留的水达1 cm时，在顶部也装入一小团玻璃纤维，避免注入溶液时将树脂冲起。在整个操作的流程中，树脂要从始至终坚持为水掩盖。假如树脂床中进入空气，会产生偏流使交流功率下降，若呈现这样一种状况，可用玻棒搅动树脂层赶开气泡。

  R：聚合物的本体；–SO3：与本体联合的固定部分，不能游离和交流；M：代表一价金属离子。

  假如在共聚物的本体上引进各种胺基，就成为阴离子交流树脂。例如，季胺型强碱性阴离子交流树R–N(CH3)3OH–，其间OH–在溶液中能够游离，并与阴离子交流。

  (3)钠型阳离子交流树脂和氯型阴离子交流树脂为什么在运用前要别离用酸、碱处理，并洗至中性？

  将自来水渐渐注入交流柱中，一起翻开螺旋夹，使水成滴流出(流速1～2 d/s，等流过约10 mL今后，截取流出液作水质查验，直至查验合格。

  (1)查验Ca2、Mg2离子：别离取5mL交流水和自来水，各参加3～4d NH3–NH4Cl缓冲液及1d铬黑T指示剂，调查现象。交流过的水呈蓝色，表明基本上不含Ca2、Mg2离子。

  离子交流法制纯水的原理是根据树脂和天然水中各种离子间的可交流性。例如，R–SO3H型阳离子交流树脂，交流基团中的H可与天然水中的各种阳离子进行交流，使天然水中的Ca2、Mg2、Na、K等离子结合到树脂上，而H进入水中，于是就除掉了水中的金属阳离子杂质。水通过阴离子交流树脂时，交流基团中的OH–具有可交流性，将HCO3–、Cl–、SO42–等离子除掉，而交流出来的OH–与H产生中和反响，这样就得到了高纯水。

  将732(001×7)强酸性阳离子交流树脂用HCl(2mol·L-1)浸泡24小时，使其充沛转为H型（由教师处理）。取H型阳离子交流树脂5mL,于烧杯中,待树脂沉降后倾去上层酸液，用蒸馏水洗刷树脂，每次大约20mL，洗至挨近中性(用pH试纸查验pH=5～6)。

  离子交流法是现在广泛选用的制备纯水的办法之一。水的净化进程是在离子交流树脂上进行的。离子交流树脂是有机高分子聚合物，它是由交流剂本体和交流基团两部分所组成的。例如，聚苯乙烯磺酸型强酸性阳离子交流树脂便是苯乙烯和一定量的二乙烯苯的共聚物，通过浓硫酸处理，在共聚物的苯环上引进磺酸基(–SO3H)而成。其间的H能够在溶液中游离，并与金属离子进行交流。

  将717(201×7)强碱性阴离子交流树脂用NaOH(2mol·L-1)浸泡24小时，使其充沛转为OH-型（由教师处理）。取OH-型阴离子交流树脂10mL，放入烧杯中，待树脂沉降后倾去碱液。加20mL蒸馏水拌和、洗刷、待树脂沉降后，倾去上层溶液，将水尽量倒净，重复洗刷至挨近中性(用pH试纸查验，pH=7～8)。