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17離子交換原理

發布時間:2021-03-20 09:35:11

離子交換樹脂的保存方法

離子交換樹脂防脫水:

離子交換樹脂裡面含有一定的水分,離子交換樹脂中的水分非常的重要,如果離子交換樹脂脫水,離子交換樹脂在重新濕潤時可能會爆裂或破碎,那我們應該如何防止樹脂脫水,防止樹脂脫水的措施有以下幾點:

1. 如果離子交換樹脂暫時不使用,最好不要將打開樹脂的包裝,讓樹脂保持在密封的狀態。

2. 不能將離子交換樹脂儲存在能夠被太陽直射的區域,防止樹脂被曬干。

3. 離子交換樹脂的儲存溫度不能高於40攝氏度。

4. 如果需要儲存很長的時間,就需要定期的檢查樹脂的包裝是否完好,有沒有被打開過,如果有包裝破損了,要及時的封口並貼上標簽,防止樹脂脫水。

5. 離子交換樹脂使用了一段時間後,如果需要停止使用,在樹脂停止使用的期間,要用濃度為10%食鹽水浸泡樹脂,防止樹脂脫水。

離子交換樹脂防凍:

離子交換樹脂內含有水分,在溫度低於0攝氏度之後,可能會發生凍結,導致離子交換樹脂損壞,防止離子交換樹脂凍結的措施有以下幾點:

1. 當溫度在0攝氏度以下時,應該做好離子交換樹脂的保溫措施,可以將離子交換樹脂儲存在不同濃度的食鹽水中,防止凍結。

2. 如果溫度在-17攝氏度以下,可以用水和乙二醇適當比例的混合液,完全浸泡離子交換樹脂。

3. 如果離子交換樹脂已經凍結,只能把離子交換樹脂移動到溫度稍微高一點的地方,讓其緩慢自然解凍,不能使用其他方法,以免離子交換樹脂受到熱損傷,凍結的離子交換樹脂袋要輕拿輕放,以免離子交換樹脂受到機械損傷。

離子交換樹脂防微生物:

離子交換樹脂使用時間長了,可能會生長一定的微生物,會造成流量、水質和處理能力方面的問題,防止微生物生長的措施有以下幾點:

1. 對樹脂進行反洗,去除碎片以及懸浮的污染物。

2. 如果離子交換樹脂被有機物污染了,可以使用鹼性鹽清潔樹脂,對有機物進行清除。

3. 在重新啟動設備之前,可以通過對樹脂床進行消毒的方式,防止微生物的生長。

㈡ 離子交換樹脂的問題

樹脂在未使用之前,可能會含有一定的雜質,當樹脂使用的時候,雜質也會隨著樹脂一起進入溶液中,影響產水的水質,嚴重可能會導致樹脂失效,為了防止這些有機物和無機的雜質影響出水質量效率,因此對新樹脂要進行預處理。還可以考慮在離子交換樹脂後,再加混床樹脂,如果要求達到18兆歐,可以使用拋光樹脂。


樹脂預處理的方法有哪些?1.對出廠很久的離子交換樹脂,需要用飽和食鹽浸泡處理,處理後沖洗至清,再進行再生。2.弱鹼樹脂預處理,將樹脂用溫水浸泡4-8小時後,用水洗至PH=6再用,2-4%氫氧化鈉浸泡4-8小時,用水洗至中性,待用。3.應用於醫葯、食品行業的樹脂,預處理最好先用乙醇浸泡,而後再用酸鹼進行交替處理,大量清水淋洗至中性待用。4.預處理中最後一次通過交換柱的是酸還是鹼,決定於使用時所要求的離子型式。5.為了保證所要求的離子型式的徹底轉換,所用的酸、鹼應是過量的。6.各種樹脂因品種、用途不一,預處理的方法也有區別,預處理時的酸鹼濃度及接觸時間等,可具體參考各型號樹脂的介紹。


預處理有哪些注意事項?

1.預處理時的用水必須使用干凈的水,一般使用除鹽水或者軟化水,因為如果使用生活用水清洗樹脂,生活用水中含有一定的污染物,這些污染物也會對樹脂造成污染,樹脂的預處理就沒有意義了,而且陰樹脂非常容易被污染。

2.預處理浸泡時,使用的液體體積一般是樹脂體積的兩倍,防止樹脂浸泡不完全的情況出現,也必須要使用干凈的水。

3.如果是小型制水制備,樹脂可以不用進行預處理,直接使用再生制水,使用2倍的再生劑,對樹脂進行再生,然後用干凈的水清洗樹脂就可以了。

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㈢ 離子交換法在廢水處理中有哪些應用

在廢水處理中,離子交換法可用於去除廢水中的某些有害物質,回收有價值化學品、重金屬和稀有元素,或為了實現水資源的重復利用。主要用於處理電鍍廢水,如鍍鉻廢水、鍍鎳廢水、鍍鎘廢水、鍍金廢水、鍍銀廢水、鍍鋅廢水、鍍銅廢水及含氰廢水等,在膠片洗印廢水中回收銀、CD-2、CD-3等貴重化學葯品,還可用於其他含鉻廢水、含鎳廢水和含汞廢水、放射性廢水的處理。
每升含鉻數十至數百毫克的電鍍廢水首先經過過濾去除懸浮物,再經陽離子交換器除去金屬離子,然後進入陰離子交換器除去Cr2O7-和Cr2O4- ,出水六價鉻的含量小於0.5mg/L,還可作為清洗水循環使用。陰樹脂用12%NaOH再生後,再生液含鉻可高達17g/L,將此再生液H型陽離子交換器使Na2CrO4 轉變成鉻酸,再經蒸發濃縮7~8倍後,可返回電鍍槽重新使用。
離子交換法處理電鍍廢水,第一個陽離子交換器的作用有兩個,一是除去金屬離子及雜質,減少對陰樹脂的污染,因為重金屬對樹脂的氧化分解能起催化作用;二是降低pH值,使六價格以Cr2O7- 存在,因為陰樹脂Cr2O7- 的選擇性大於Cr2O4- 和其他陰離子的選擇性,而且交換一個Cr2O7- 除去兩個Cr6+,面交換一個Cr2O4- 只能除去一個Cr6+。由於Cr2O7- 是強氧化劑,容易引起樹脂的氧化性破壞,因此一定要選用化學穩定性較好的強鹼性樹脂
詳情請向上海立昌環境了解,不懂請繼續追問!

㈣ 什麼是離子交換樹脂的轉型

離子交換樹脂來轉型有什麼好處?

1、方便自運輸,有效的減少運輸時樹脂被污染的可能。

2、可以避免PH值下降,不會出現副作用,且可用鹽水再生。

3、能夠更好、更快的對水中的離子進行吸附,使效率加快。

4、不會釋放出強酸性的離子,不需要使用其他物質將強酸性的離子進行置換。

離子交換樹脂能夠轉為哪些類型?

1、陽離子樹脂可以使用氯化鈉,進行轉化成為鈉型樹脂,可以更好的對水中的鈣鎂等離子進行吸附,且樹脂反應時不會釋放出氫離子,再生時不需要使用強酸,而是使用食鹽水進行再生,更加的安全。

2、陰離子交換樹脂可以轉化為氯型樹脂,也可以轉變為碳酸氫型,在工作時可以更好的將陰離子吸附,而且不再具有強鹼性,但是卻仍然具有離解性強和工作的pH范圍寬廣等能力。

3、樹脂還可以使用氯化氫(HCl)轉化,將樹脂轉化成為氫型樹脂,其官能團中含有大量的氫離子,氫型樹脂的大小一般在0.3-1.2mm之間,主要的作用就是將硬水軟化,硬水中含有大量的鈣、鎂等離子,氫型樹脂中的氫離子能夠有效的將這些離子吸附、替換,將硬水軟化成為軟水,氫型樹脂能夠和納型樹脂相互轉換。

㈤ 什麼是離子交換吸附劑

離子交換,就是將溶液中的離子與某一物質發生反應,溶液中的離子結合到物質上,回而原物答質上的離子進入溶液。
1、同一溶液中的離子交換:
Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl
可以認為硫酸根和氯離子相互交換陽離子,當然也可以說,鈉離子和鋇離子相互交換陰離子。
2、不同液體中的交換(化學萃取):
H2[ZnCl4] + 2RNH3Cl = (RNH3)2[ZnCl4] + 2HCl
R = 長碳鏈烴基
3、溶液和固體中的交換:
1) NaAl11O17 + K(+) = KAl11O17 + Na(+)
2) Ca(2+) + 2HO3S-R = Ca(O3S-R)2 + 2H(+)
1)為無機固體離子交換材料與溶液中的離子交換;
2)為離子交換樹脂與溶液中的離子交換
通常所說的離子交換是指2和3兩種情況,尤其以3中的2)這種離子交換為主。

㈥ 鍋爐用水用的是什麼離子交換樹脂

鍋爐補給水對水質有什麼要求(是什麼水):

1.鍋爐補給水需經過軟化處專理後使用,這是因為水中含有屬鈣鎂等硬度離子,若是不去除硬度離子就會在鍋爐內壁形成水垢

2.在鍋爐加熱的過程中,水中的鈣鎂離子會結合其他離子形成沉澱析出,附著在管路或者鍋爐內壁。若是長時間不清理會有安全隱患。所以一般要先對補給水提前進行軟化。

3.我們把水中鈣離子、鎂離子的含量的多少有硬度來表示,硬度1度相當於每升水中含有10毫克氧化鈣。低於8度的水稱為軟水,高於17度的稱為硬水。所以鍋爐補給對水質的要求產水電導率小於0.2us/cm,硬度約等於0,SiO2小於20ug/L。


鍋爐補給水處理用什麼樹脂:

現在已經知道鍋爐補給水是需要軟化水的,那麼鍋爐補給水處理用什麼樹脂就很明了了。可以用軟化水樹脂。

推薦型號:網頁鏈接

㈦ 有人說在水處理行業中、有一種設施叫EDI,請問它對設備起到什麼作用

EDI技術可以用來代替傳統的混床離子交換樹脂來製取純水或超純水,與混專床不同的是EDI淡水室隔屬板中填充的離子交換樹脂在工作時能夠自動獲得再生而不會飽和,不需要化學再生,從而使產水程度及出水水質非常穩定。除此之外,EDI技術還具有很多優點,比如可以不間斷的出水,再生過程無需酸鹼試劑,並且可以做到無人看管的全自動運行裝置。

㈧ 離子交換樹脂的貯存及需要注意的事項有哪些

離子交換樹脂的貯存:

  1. 離子交換樹脂不能露天存放,不能放在暴曬的地方,存放處的溫度為5-40°C,避免過冷或過熱造成樹脂被凍裂或加速微生物繁殖而影響產品質量,降低產品性能。

  2. 當存放處溫度稍低於0°C時,應向包裝袋內加入澄清的飽和食鹽水、浸泡樹脂。此外,當存放處溫度過高時,不但使樹脂易於脫水,還會加速陰樹脂的降解。一旦樹脂失水,使用時不能直接加水,可用澄清的飽和食鹽水浸泡,然後再逐步加水稀釋,洗去鹽分,貯存期間應使其保持濕潤。

  3. 防止樹脂失水。出廠的新樹脂都是事態的,其含水量時飽和的,在運輸過程和儲存期間應防止樹脂失水。如果發現樹脂已失水變干,應用10%NaCl溶液浸泡,在逐漸稀釋,以免樹脂因急劇溶脹而破裂。

  4. 防止微生物滋長。使用過的樹脂長期在水中存放時,其表面容易滋長微生物,而使樹脂受到污染,尤其是在溫度較高的環境中。為此,長期存放的樹脂,必須定期換水或用水反沖洗。

  5. 樹脂存放時,要避免直接接觸鐵容器、氧化劑和油脂類物質,以防樹脂被污染或氧化降解,而造成樹脂劣化。

  6. 防止樹脂受熱、受凍。樹脂儲存過程中溫度不宜過高或過低,其環境溫度一般宜在5-40℃.溫度過高,則容易引起樹脂降解,交換基團分解和滋長微生物;若在0℃以下,會因樹脂網孔中水分冰凍使樹脂體積膨大,造成樹脂脹裂。如果溫度低於5℃,又無保溫條件,這時可將樹脂浸泡在一定濃度的食鹽水中,以達到防凍的目的。

注意事項:

1.離子交換樹脂內含有一定量的水分,在貯存和運輸過程中應保持這部分水分。

2.離子交換樹脂在貯存過程中應防止鐵銹、油污、強氧化劑,有機物的污染,以免發生氧化降解、中毒等事故。

3.在溫度很低的時候,若發現樹脂已被凍,則應讓其緩慢自然解凍,切不可用機械力施於樹脂。

㈨ 陽離子交換質量作用方程

(一)陽離子吸附親合力

就特定的固相物質而言,陽離子吸附親合力是不同的。影響陽離子吸附親合力的因素主要是;(1)同價離子,其吸附親合力隨離子半徑及離子水化程度而差異,一般來說,它隨離子半徑的增加而增加,隨水化程度的增加而降低;離子半徑越小,水化程度越高。例如Na+、K+、NH4+的離子半徑分別為0.98、1.33和1.43Å,其水化半徑分別為7.9、5.37和5.32Å;他們的親合力順序為NH4+>K+>Na+。(2)一般來說,高價離子的吸附親合力高於低價離子的吸附親合力。

按各元素吸附親合力的排序如下:

水文地球化學基礎

上述排序中,H+是一個例外,它雖然是一價陽離子,但它具有兩價或三價陽離子一樣的吸附親合力。

值得注意的是,上述排序並不是絕對的,因為陽離子交換服從質量作用定律,所以吸附親合力很弱的離子,只要濃度足夠大,也可以交換吸附親合力很強而濃度較小的離子。

(二)陽離子交換質量作用方程

按質量作用定律,陽離子交換反應可表示為:

水文地球化學基礎

式中,KA-B為陽離子交換平衡常數,A和B為水中的離子,Ax和Bx為吸附在固體顆表面的離子,方括弧表示活度。

以Na-Ca交換為例,其交換反應方程為:

水文地球化學基礎

(1.146)式表明,交換反應是等當量交換,是個可逆過程;兩個鈉離子交換一個鈣離子。如果水中的Na+交換已被吸附在固體顆粒表面的Ca2+(即Cax),則反應向右進行;反之,則向左進行。如反應向右進行,那麼,就鈣離子而言,是個解吸過程;就鈉離子而言,是個吸附過程。所以,陽離子交換反應,實際上是一個吸附-解吸過程。

在地下水系統中,Na-Ca交換是一種進行得最廣泛的陽離子交換。例如,當海水入侵到淡水含水層時,由於海水Na+遠高於淡水,而且淡水含水層顆粒表面可交換性的陽離子主要是Ca2+,因此產生海水中的Na+與顆粒表面的Ca2+產生交換,形成Na+被吸附而Ca2+被解吸,方程(1.146)向右進行。又如,如果在某個地質歷史里,淡水滲入海相地層,按上述類似的機理判斷,則產生Na+被解吸Ca2+被吸附的過程,方程(1.146)向左進行。

Na-Ca交換反應方向的判斷,以及對地下水化學成分的影響,仍至對土壤環境的影響,是水文地球化學及土壤學中一個很重要的問題,後面將作更詳細的介紹。

上述(1.145)式中都使用活度,水中的A和B離子活度可以按第一節所提供的方法求得,但如何求得被吸附的陽離子(Ax和Bx)的活度,目前還沒有太滿意的解決辦法。萬賽羅(Vanselow,1932)〔7〕提出,規定被吸附離子的摩爾分數等於其活度。

摩爾分數的定義為:某溶質的摩爾分數等於某溶質的摩爾數與溶液中所有溶質摩爾數和溶劑摩爾數總和之比。其數學表達式如下

水文地球化學基礎

式中,xB為B組分的摩爾分數,無量綱;mA為溶劑的摩爾數(mol/L);mB、mC、mD、……為溶質B、C、D……的摩爾數(mol/L)。就水溶液而言,溶劑是水,1mol H2O=18g,lL H2O=1000g,所以l升溶劑(H2O)的摩爾數=1000/18=55.56mol/L。

按照上述摩爾分數的定義,Ax和Bx的摩爾分數的數學表達式為:

水文地球化學基礎

式中,NA和NB分別為被吸附離子A和B的摩爾分數;(Ax)和(Bx)分別為被吸附離子A和B的摩爾數(mol/kg)。

以摩爾分數代替被吸附離子A和B的活度。則(2.145)的交換平衡表達式可寫成:

水文地球化學基礎

式中,

稱為選擇系數,其他符號含義同前。選擇系數已為許多學者所應用。從理論上講,該方程(1.150式)提供了一個預測陽離子交換反應對地下水陽離子濃度影響的有效方法。

從理論上講,

基本上是一個常數,但隨水的離子強度的改變,稍有變化。它的數值的大小,能說明各種離子在競爭吸附中,優先吸附何種離子。如

說明B離子比A離子更易被吸附;反之,則相反。選擇系數方面的信息在文獻中已很普遍。就

來說,在(Mgx)/(Cax)和水中離子強度變化比較大的范圍內,

在0.6—0.9間,變化很小。

值的范圍說明,Ca2+比Mg2+更易被吸附。

在研究陽離子交換反應時,人們關心的問題是,在地下水滲流過程中,從補給區流到排泄區,由於陽離子交換反應,地下水中的陽離子濃度將會產生何種變化?為了簡化問題起見,假定其他反應對陽離子濃度的變化都可忽略,那麼從理論上講,地下水從原來的地段進入一個具有明顯交換能力的新地段後,必然會破壞其原有的陽離子交換平衡,而調整到一個新的交換平衡條件。達到新的平衡後,其陽離子濃度的變化主要取決於:(1)新地段固體顆粒表面各種交換性陽離子的濃度,以及它們互相間的比值;(2)進入新地段地下水的原有化學成分,特別是陽離子濃度。隨著地下水的不斷向前流動,陽離子交換平衡不斷被打破,又不斷地建立新的平衡。其結果是,不但水的陽離子濃度變化了,含水層固體顆粒表面有關的交換性陽離子濃度也改變了。為了定量地說明上述理論上的判斷,特列舉下列例題的計算。

例題1.8

在某一地下水流動系統中,有一段具有明顯陽離子交換能力且含有大量粘土礦物的地段,試利用陽離子交換質量平衡方程(2.150),計算地下水達到新的交換平衡後,水中Ca2+和Mg2+濃度的變化,含水層粘土礦物顆粒表面交換性陽離子(被吸附的陽離子)濃度的變化。

假定:(1)含粘土礦物地段的陽離子交換容量為100meq/100g,交換性陽離子只有Ca2+和Mg2+,且Cax=Mgx,即Cax=Mgx=50meq/100g;(2)進入該地段前,地下水中的Ca2+和Mg2+濃度也相等,即Ca2+=Mg2+=1×10-3mol/L;(3)該含水層地段的有關參數:孔隙度n=0.33;固體顆粒密度ρ=2.65g/cm3;(4)地下水與該地段粘土礦物顆粒相互作用後,達到平衡時,選擇系數

計算步驟:

(1)求新的地下水進入該地段前的NCa和NMg

按題意所給,Cax=Mgx=50meq/100g。把它們換算為以mol/g表示,則Cax=Mgx=0.25×10-8mol/g;將此數據代入(1.149)式,則

NCa=NMg=0.5

(2)求新的地下水剛進入該地段時,起始狀態的

按質量作用定律,Ca-Mg交換方程為:

水文地球化學基礎

交換平衡後,雖然各自的摩爾分數有所增減,但其總數仍然不變,即NCa+NMg=1。

設達到新交換平衡時,NCa=Y,那麼,NMg=1-Y。

把上述假設代入(1.151)式,則

水文地球化學基礎

因達到新的交換平衡時,

把它代入(1.152)式,經整理後,得:

水文地球化學基礎

因達到新交換平衡時,Cax和Mgx雖然有變化,那其總和仍然不變,即Cax+Mgx=0.5。設那時的Cax=Z,那麼:

水文地球化學基礎

把(1.154)式代入(1.153)式,得:

水文地球化學基礎

由於達到交換平衡前後,固相中的交換性鈣離子(Cax)和液相中的溶解鈣離子的總和不變。就一升水及其所接觸的岩土而論,達到交換平衡前,一升水的Ca2+為1mmol;岩土中的Cax=0.25mmol/g,-升水所佔據的岩土體積=5379.5g。達交換平衡後,一升水的Ca2+摩爾數為x,岩土中交換性鈣離子(Cax)濃度為Z。那麼,其均衡方程為:

水文地球化學基礎

式的左邊,為交換平衡前固液相中鈣離子總量(mmol);式的右邊,為交換平衡後固液相中鈣離子總量(mmol)。

整理(1.156)式,得:

水文地球化學基礎

把(1.157)式代入(1.155)式,整理後得:

水文地球化學基礎

解方程(1.158),得:

Z=0.250046,即交換平衡後,Cax=0.250046mmol/g

那麼,Mgx=0.5-0.250046=0.249954mmol/L

按上述計算摩爾分數的方法,得:

NCa=0.50009,NMg=0.49991

把所算得的Z值代入(1.157),得:

x=0.7525,即交換平衡後,〔Ca2+〕=0.7525mmol/L

那麼,〔Mg2+〕=2-0.7525=1.2475mmol/L

上述計算結果說明,當新的地下水通過交換地段,達到交換平衡時,吸附的陽離子(Ca2+和Mg2+)的濃度或摩爾分數的比值變化極小;相比之下,地下水中Ca2+和Mg2+的濃度變化很大,〔Mg2+〕/〔Ca2+〕從1約增至1.7。如果隨後進入該地段的地下水〔Mg2+〕/(Ca2+)仍然是1的話,地下水再次破壞了剛建立起來的交換平衡,交換反應又繼續進行,直至NMg/NCa=O.6為止。此時,新流入地下水的Ca2+和Mg2+的濃度才不會改變。然而,要達到此種狀態,必需通過無數個孔隙體積的水,甚至要幾百萬年時間才能完成。

上述計算還說明,陽離子的交換方向,從左向右進行(2.151式),水中的Ca2+被吸附,而固相表面所吸附的Mg2+不斷被解吸。交換反應方向不僅取決於水中兩種離子的濃度比,同時也取決於吸附離子的摩爾分數比。如若交換的起始條件為NMg=0.375和NCa=0.625,流入的水,其鈣鎂活度比為1,那麼流過該地段的地下水,其Ca2+和Mg2+的濃度就沒有變化了。如若交換的起始條件為NMg/NCa<0.6,其交換方向則與上述相反,從右向左進行(2.151式)。

(三)地下水系統中的Na-Ca交換

地下水中Na-Ca交換在地下水化學成分形成和演變過程中,是一個很重要的陽離子交換過程,它無論在深層地下水形成和演變,或者在淺層潛水水化學成分的改變,特別是硬度升高等方面,都具有重要意義;在土壤科學中,它對鹽鹼土的形成,也有重要作用。

地下水系統中,固液相間的Na-Ca交換也服從質量作用定律,但其質量作用方程的表達形式不同。其交換反應如下:

水文地球化學基礎

(2.159)反應最常用的質量作用方程是Gappn方程:

水文地球化學基礎

在Gapon方程的基礎上,又有許多學者提出類似於此方程的各種表達式。例如,美國鹽實驗室〔17〕在研究灌溉水與土壤間的Na-Ca交換時,提出類似於Gapon方程的表達式:

水文地球化學基礎

式中,Nax為達到交換平衡時土壤的交換性鈉量(meq/100g);CEC為土壤的陽離子交換容量(meq/100g);Na+、Ca2+和Mg2+是達交換平衡時水中這些離子的濃度(meq/L);K為平衡常數。

(1.161)式左邊項表示為:

水文地球化學基礎

式中的ESR稱為「交換性鈉比」。

(1.16l)式右邊項表示為:

水文地球化學基礎

式中的「SAR」稱為鈉吸附比,它是Na-Ca交換中一個很重要的參數。(1.161)式可改寫成:

水文地球化學基礎

(1.164)式說明,ESR與SAR線性相關,水中的SAR越高,岩土中的ESR值也越大,岩土中的Nax也越高。許多學者通過岩土的Na-Ca交換試驗,得出了有關回歸方程,列於表1.20。

表1.20Na-Ca交換的回歸方程

表1.20中的Na-Ca交換方程是實驗方程,應用起來當然有其局限性。其中,美國鹽實驗室的回歸方程是用美國西部12個土壤剖面59個土樣試驗得出的,所以其代表性較好。盡管有其局限性,但是,應用此類方程判斷Na-Ca交換的方向,定量化計算其交換量,還是比較有效的。表1.21的數據充分說明這一推斷。

表1.21Na-Ca試驗中某些參數的變化〔2〕

表1.21中是一組Na-Ca交換試驗數據,其中包括實測值與計算值的對比。表中的數據可說明以下幾點;

(1)Na-Ca交換反應方向取決於水中的起始SAR值,及岩土中的起始ESR值。例如,用SAR值分別為0.73和9.81的水淋濾ESR值為0.046的同一種土壤時,淋濾後,前者的(Cax+Mgx)從8.56增至8.76meq/100g,水中的Ca2+和Mg2+被吸附,而固體顆粒表面的交換性Na+解吸到水中,按(1.159)式,其交換反應方向朝左進行;相反,後者的(Cax+Mgx)從8.56減至7.52meq/100g,水中的Na+被吸附,而固體顆粒表面的交換性Ca2+和Mg2+解吸進入水中,按(1.159)式,其交換反應向右進行。如果起始條件已知,即水中的SAR值及岩土中的ESR值已知,也可判斷其反應方向。例如,把表1.21中的SAR值0.73和9.81分別代入表1.20中的3號方程,ESR值的計算值分別為0.038和0.1379。前者的ESR計算值(0.038)小於土壤的起始ESR值(0.046,見表1.21),反應按(1.159)式向左進行;後者的SER計算值(0.1379)明顯大於土壤的起始ESR值(0.046),反應按(1.159)式向右進行。也就是說;如果ESR計算值小於岩土的ESR值,反應向左進行;反之,則相反。當然,如果土壤的起始ESR值為0.038,與S4R值為0.73的水相互作用時,Na-Ca交換處於平衡狀態,水中的Na+、Ca2+和Mg2+濃度不會改變。表1.22是現場試驗結果,結果說明,SAR值越高,固體表面解吸出來的Ca2+和Mg2+就越多,水的硬度增加就越大。這些數據充分證明了上述理論。

表1.22SAR值不同的污水現場試驗結果〔2〕

註:硬度以CaCO3計(mg/L)。

(2)把Na-Ca交換方程應用於實際是比較可靠的。表1.21中(Cax+Mgx)的實測值及計算值相差很小,說明了這一點。其計算方法如下:以計算SAR=0.73的水為例,將0.73代入表1.20中的方程3,求得ESR=0.038;將此值及CEC值(8.96)代入(1.162)式,求得Nax=0.328meq/100g;將CEC值減去Nax值,即為(Cax+Mgx)值(因為土中吸附的陽離子主要是Na+、Ca2+和Mg2+),其值為8.63meq/100g。

SAR值不僅在研究Na-Ca交換反應中是重要的,而且它是灌溉水質的一個重要參數。前面談到,SAR高的水,在水岩作用過程中,引起水中的Na+被吸附到固相顆粒表面上,2個Na+交換一個Ca2+或Mg2+(等當量交換)。因為2個Na2+的大小比一個Ca2+或Mg2+大,因而引起土壤的透氣性減小,產生板結及鹽鹼化。有關SAR值的灌溉水質標准可參考有關文獻。本書不詳述。

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