光氫離子交換器

⑴ 離子交換器的工作原理

工作原理就是離子的交換。
運行時：陽樹脂(H-R)+(M+)-->：(M-R)+(H+)
陰樹脂(OH-R)+(X-)-->：(X-R)+(OH-)
其中M+為金屬離子，X-為陰離子。
再生過程為其逆過程。
離子交換器的失效控制
離子交換除鹽水處理最簡單的流程為 陽床-陰床 組成的一級復床除鹽系統。有的一級復床除鹽系統採用單元制，即每套一級復床除鹽系統包括 陽床、（除碳器）、陰床各一台，在離子交換除鹽運行過程中，無論是陽床還是陰床先失效，都是同時再生；還有的一級復床除鹽系統採用母管制，即陽床與陽床或陰床與陰床是並聯運行的，哪一台交換器失效就再生哪一台。
1 檢測和控制原理
強酸性陽樹脂對水中各種陽離子的吸附順序為：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+. ；由此可知，水中金屬離子Na+被吸附的能力最弱，所以當離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移，H+.最後被其他陽離子置換下來，當保護層穿透時，首先泄漏的是最下層的Na+；因此監督陽離子交換器失效是以漏鈉為標準的；其反應方程為（A代表金屬陽離子,R為樹脂基團）：
An+ +nRH=RnA+n H+
HCO3- + H+ =H2O+CO2↑
強鹼性陰樹脂對水中各種陰離子的吸附順序為：SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可知，HSiO3-的吸附能力最弱，所以當離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移，OH-.被其他陰離子置換下來，當保護層穿透時，首先泄漏的是最下層的HSiO3-；因此監督陰離子交換器失效是以漏硅為標準的；其反應方程為（B代表酸根陰離子，R為樹脂基團）：
Bm- +mROH=RmB+mOH-
2 控制點和控制方法
由於母管制系統包含了單元制系統,而且它具有能充分使用樹脂、提高交換器的出水能力、降低酸鹼消耗等優點，我們在研究中主要討論以這種結構為基礎的離子交換除鹽水處理系統。
以成都生物製品研究所蛋白分離車間純水站為例，該系統為母管制水處理系統，系統的結構為：砂濾-活性炭過濾-粗濾-陽床- 一陰-二陰-混床-精濾-純水罐，系統產水能力為5 t/h，在系統的失效控制研究中，我們提出單元失效控制概念，也就是充分利用了母管制制水系統的優點對系統進行失效控制。
（1）RO對各有機溶質的去除率大於NF膜。（2）不同有機溶質的去除率不相同，有的甚至相差很大（例如，RO和NF膜對乙酸的吸光度去除率分別為95.34%、81.45%，而對苯胺的吸光度去除率則分別為61.50%、46.82%）。
3 出水水質
原水經一級復床除鹽後，電導率（25℃）低於10μS/cm，水中硅含量低於100μg/L。

⑵ 三價鐵離子是否有毒是否可以對飲用水進行凈化

常用到的凈化飲用水方法：
一、離子交換法
離子交換法是以圓球形樹脂(離子交換樹脂)過濾原水，水中的離子會與固定在樹脂上的離子交換。常見的兩種離子交換方法分別是硬水軟化和去離子法。硬水軟化主要是用在反滲透(RO)處理之前，先將水質硬度降低的一種前處理程序。軟化機裡面的球狀樹脂，以兩個鈉離子交換一個鈣離子或鎂離子的方式來軟化水質。
離子交換樹脂利用氫離子交換陽離子，而以氫氧根離子交換陰離子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯製成的陽離子交換樹脂會以氫離子交換碰到的各種陽離子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同樣的，以包含季銨鹽的苯乙烯製成的陰離子交換樹脂會以氫氧根離子交換碰到的各種陰離子(如Cl-)。從陽離子交換樹脂釋出的氫離子與從陰離子交換樹脂釋出的氫氧根離子相結合後生成純水。
陰陽離子交換樹脂可被分別包裝在不同的離子交換床中，分成所謂的陰離子交換床和陽離子交換床。也可以將陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂混在一起，置於同一個離子交換床中。不論是那一種形式，當樹脂與水中帶電荷的雜質交換完樹脂上的氫離子及(或)氫氧根離子，就必須進行「再生」。再生的程序恰與凈化的程序相反，利用氫離子及氫氧根離子進行再生，交換附著在離子交換樹脂上的雜質。
若將離子交換法與其他凈化水質方法(例如反滲透法、過濾法和活性碳吸附法)組合應用時，則離子交換法在整個凈化系統中，將扮演非常重要的一個部分。離子交換法能有效的去除離子，卻無法有效的去除大部分的有機物或微生物。而微生物可附著在樹脂上，並以樹脂作為培養基，使得微生物可快速生長並產生熱源。因此，需配合其他的凈化方法設計使用。
二、活性碳吸附法
有機物可能是陽離子、陰離子或非離子性的物質，離子交換樹脂可去除原水中一些可溶性的有機酸和有機鹼(陰離子和陽離子)，但有些非離子性的有機物卻會被樹脂包覆，這過程稱為樹脂的「污染阻塞」現象，不但會減少樹脂的壽命，而且降低其交換能力。為保護離子交換樹脂，可將活性碳過濾器安裝在離子交換樹脂之前，以去除非離子性的有機物。
活性碳的吸附過程是利用活性碳過濾器的孔隙大小及有機物通過孔隙時的滲透率來達到的。吸附率和有機物的分子量及其分子大小有關，某些顆粒狀的活性碳較能有效的去除氯胺。活性碳也能去除水中的自由氯，以保護純水系統內其他對氧化劑敏感的凈化單元。
活性碳通常與其他的處理方法組合應用。在設計純水系統時，活性碳與其他相關凈化單位的相關配置，是一項極為重要的項目。
三、微孔過濾法
微孔過濾法包括三種類型：深層過濾(depth)、篩網過濾(screen)及表面過濾(surface)。深層濾膜是以編織纖維或壓縮材料製成的基質，利用隨機性吸附或是捕捉方式來滯留顆粒。篩網濾膜基本上是具有一致性的結構，就像篩子一般，將大於孔徑的顆粒，都滯留在表面上(這種濾膜的孔徑大小是非常精確的)，而表面過濾則是多層結構，當溶液通過濾膜時，較濾膜內部孔隙大的顆粒將被滯留下來，並主要堆積在濾膜表面上。
由於上述三種濾膜的功能不同，因此對濾膜之間的分辨非常重要。由於深層過濾是一種較為經濟的方式，可去除98%以上的懸浮固體，同時保護下游的凈化單元不會敗壞或堵塞，因此通常被作為預過濾處理。表面過濾可去除99.99%以上的懸浮固體，所以也可作為預過濾處理或澄清用。微孔薄膜(篩網濾膜)一般被置於凈化系統中的最終使用點，以去除最後殘留的微量樹脂碎片、碳屑、膠質顆粒和微生物。例如：0.22μm微孔濾膜，其可濾過所有的細菌，通常用於將靜脈注射用的液體、血清及抗生素進行除菌用。
四、超濾法
微孔薄膜是依其孔徑大小來去除顆粒，而超濾(UF)薄膜則是一個分子篩，它以尺寸為基準，讓溶液通過極細微的濾膜，以達到分離溶液中不同大小分子的目的。
超濾膜是一種強韌、薄、具有選擇性的通透膜，可截留大部分某種特定大小以上的分子，包括：膠質、微生物和熱源。較小的分子，例如：水和離子，都可通過濾膜。所以，超濾法可將截留液中的大分子加以濃縮，但是，仍有些大分子會滲漏至濾過液中。
超濾膜有數種不同的范圍，在所有的實例中，超濾膜會留在大部分大於其分子篩所定義分子量的分子。
五、反滲透法
反滲透(RO)法是可達到90%~99%雜質去除率中最經濟的方法。RO膜的濾孔結構較UF膜還要緻密，RO膜可去除所有的顆粒、細菌以及分子量大於300的有機物(包括熱源)。
當第二種不同濃度的溶液，由一個半透膜隔開時，滲透現象會自然發生。滲透壓將水壓過半透膜，水將濃度較高的溶液稀釋，最後造成濃度平衡。在水凈化系統中，施加壓力於高濃度的溶液中，以抗衡滲透壓。如此迫使得純水由高濃度的液體通過RO膜，並可加以收集。由於RO膜緻密度極高，因此，產出的水流很慢，需要經過相當的時間，貯水箱內才會有足夠的水量。
RO膜可執行離子排除，使得只有水可通過RO膜，其餘所有的離子及溶解的分子都被截留，並加以排除(包括鹽類和糖)。RO膜以電荷反應將離子排除，帶電荷愈大，排除性愈高，所以RO膜幾乎可排除所有的(>99%)強離子性的高價離子，但是，對於弱離子性的單價離子(如鈉離子)的效果只有95%。不同的進水需要不同種類的RO膜，RO膜包括由乙酸纖維酯製成，或是以聚硫胺與聚碸基質的混合薄層聚合物。
如果以原水水質及產水水質為基準，經過適當設計後，RO是將自來水凈化的最經濟有效方法。RO同時也是試劑級純水系統最好的前處理方法。
六、紫外線照射法
紫外線照射法已廣泛的使用在水處理上，低壓水銀燈所放射出來的254nm的紫外線是一種有效的殺菌方法，因為細菌中的DNA及蛋白質會吸收紫外線而導致死亡。
近來在UV燈製造技術方面的進步，已可製造同時產生185nm和254nm波長的紫外燈管，這種光波長組合可利用光氧化有機化合物，接著這種特殊燈泡，將純水中的總有機碳濃度降低至5ppb以下。

⑶ 為什麼說陽離子交換樹脂交換能力是陰離子交換樹脂的兩倍

因為陽樹脂的工作交換容量高，通常陽樹脂的填裝量都比陰樹脂少，樹脂失效時通常是陰柱失效，往往這時陽柱還有交換能力。這時我工作總結的，沒有人指導，您僅供參考

⑷ 為什麼說陽離子交換樹脂交換能力是陰離子交換樹脂的兩倍

這一般是指強酸陽樹脂和強鹼陰樹脂的工作交換容量，比如在混床設計時，一般陽樹脂裝填體積量：陰樹脂裝填體積量為1:2，因為設計參數一般陽樹脂001x7MB工作交換容量為900-1000mmol/L，陰樹脂201x7MB工作交換容量為350-400mmol/L，為了盡量讓陰陽樹脂同時失效，所以採用調高陰樹脂裝填量，即使按陽：陰＝1:2的比例，混床設備依然是陰樹脂先失效，所以混床在線監測一般是先漏硅，後漏鈉。同樣的道理，在一級除鹽水系統中，陽床和陰床的設備設計尺寸，也會根據陽陰樹脂的工作交換容量差，作出相應調整，只是很多項目為了設備爭氣美觀，採用了增加陰離子交換器的直徑，而高度一般是統一的。
藉此問題回答之際，呼籲國內離子交換樹脂生產企業同行，將企業發展眼光放長遠一些，尤其是個別企業（在此不方便一一點名），不要為了眼前的蠅頭小利，生產那些偷工減料的產品，市場用戶終究是會漸漸明白性價比的，國家也不會允許你們將三廢如此偷排放的，因為你們的子孫後代終究還是需要這個地球，需要這份空氣，需要一些干凈的水源。
還有也順便敬告廣大用戶，控制采購成本是需要專業技術為基礎的，一味的打壓供應商產品價格，您就不怕搬了石頭砸自己的腳？買的終究沒有賣的精，你那些所謂的節約降低采購成本，是否用專業數據統計過，您的使用成本？離子交換樹脂最大的特點就是可以重復使用，如果在重復使用中，制水量不足，再生頻率變高，酸鹼耗水耗以及人工成本是否一一統計了？
最後呼籲國家廢除現有招投標制度，因為現有的招投標法，已經嚴重被濫用，集體拍板也就是集體承擔責任，其實也意味著沒有人會去承擔責任。國內市場持續十多年的低價惡性競爭，所謂的層層審批制度，這類制度成為了大眾創新萬眾創業的攔路虎絆腳石，因為一些創新技術是需要終端市場去嘗試的，其中必然存在失敗的概率，而現如今，反腐讓您怠工，招投標讓您不願去學習研究技術，長久如此下去，您的不進步，讓我失去了為您提供服務的同時，也喪失了國內整個實體經濟的良性有效持續發展的機會。

⑸ 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。

⑹ 離子交換法提取的谷氨酸怎麼結晶呢

離子交換法提取谷氨酸是利用離子交換樹脂對發酵液中谷氨酸與其它同性離子吸附能力的差別 將這些離子選擇性地吸附到樹脂上 然後用洗脫劑先後洗脫 從而得到谷氨酸
谷氨酸是一種兩性電解質 其等電點 為pH3.22.當pH^3.2時 谷氨酸帶正電荷 呈陽離子狀態 它能被陽離子交換樹脂交換吸附
三 儀器與試劑（一）實驗器材 （1）玻璃層析柱 （2）試管 （3）移液管 （4）恆壓洗脫瓶 （5）部分收集器 （6）水浴鍋 （7）分光光度計 （8）電爐
（二）材料與試劑（1）苯乙烯磺酸鈉型樹脂（100～200目）（2）2mo1/L鹽酸溶液（3）2mo1/L氫氧化鈉溶液（4）標准氨基酸溶液 將天門冬氨酸和賴氨酸分別配成2mg/mL的0.1m1/L鹽酸溶液（5）顯色劑。2克水茚三酮溶於95%乙醇中 加水至100毫升
四 操作步驟
（1）樹脂的准備 樹脂過夜㓎泡 使樹脂膨脹 加2mo1/L NaOH至上述樹脂中攪拌2號傾棄鹼液 用蒸餾水洗滌至中性 加25m1 12mo1/L HC1攪拌2h 傾棄酸液 用蒸餾水充洗滌樹脂至中性
（2）層析柱的准備 將強酸性陽離子交換樹脂用HC1處理成H*型後洗至中性 攪拌1小時後裝入層析柱 使之自然降沉到一定高度
（3）加樣分離 將液面緩慢放至貼近層析柱表面 由柱上端仔細加入pH4.5的發酵液離心液3毫升 同時開始收集流出液 每管收集1毫升 測量收集液pH 洗脫液加入速度控制在0.5m1/mim 當樣品液彎月面靠近樹脂頂端時 立即加入發酵液 如此重復 不斷測量收集液的PH值 直至樹脂吸附飽和
（4）洗脫 加樣完畢後 用滴管小心注入60·C4%（或2%）氫氧化鈉溶液（切勿攪動床面）用試管收集洗脫液 每管收集1毫升 同時測量收集液pH 直至收集液

⑺ 濃硫酸、生石灰、氫氧化鈉作乾燥劑時的一些區別

鹼石灰應該是CaO ！
初中常用的乾燥劑有酸性\鹼性\中性之分
乾燥劑顧名思義就是用來乾燥用的(中學常見的是乾燥氣體,當然也可乾燥液體,中學不常見),當然根據乾燥劑的性質不同,乾燥的物質類型也不同.
常見的乾燥劑(括弧中為乾燥劑的狀態):
酸性乾燥劑:濃硫酸(l),五氧化二磷(s)等;主要乾燥酸性或中性氣體,
如SO2,CO2,CO,NO2,O2
鹼性乾燥劑:鹼石灰(s),NaOH(s)等;主要乾燥鹼性或中性氣體,
如NH3,CO,O2
中性乾燥劑:CaCl2(s),MgSO4(s)等;這類乾燥劑不常用,因為很復雜,如CaCl2(s),看上去好象不和酸性氣體反應,似乎可以乾燥酸性氣體,但它不能乾燥鹵化氫(HCl HBr),因會發生復雜的化學反應,中學階段沒學;再者它也不能乾燥NH3,因它可以和NH3形成復雜的絡合物.總之,這類乾燥劑一般主要是乾燥中性氣體.
另:①,乾燥劑的選擇,既要看乾燥劑的性質還要看所乾燥物質的性質,如濃硫酸,是酸所以不能乾燥鹼性氣體;另外濃硫酸還具有強氧化性,因此不能用來乾燥還原性的物質,如H2S, HI ,HBr等
②對液體乾燥劑來說,一般裝在洗氣瓶中(氣體從長管進,短管出).而固體乾燥劑裝在乾燥管或U形管中.