鹽解離子交換生產工藝

8. 天然水中最主要的無機鹽雜質是什麼試述離子交換法的原理

水中的雜質分很多類，包括固體顆粒（懸浮物、泥沙等），膠體，微生物，有機回物，最小的就是溶解性的無答機鹽（陰陽離子）。出去水中無機鹽離子的方法，傳統的是離子交換（化學法），目前最通用的是反滲透法（物理法）。

下圖解釋了陰陽離子交換樹脂與水中的陰陽離子交換的工作原理。

拿陽離子交換樹脂RH來說，它會吸附水中的陽離子Na+,Ca2+等等，釋放H+到水中，H+與陰離子交換樹脂釋放出來的OH-結合成水，所以會產水比較純的水。

9. 家用凈水桶陽離子交換樹脂用鹽水泡過後會增加食鹽的攝入量嗎

軟水機主要解決硬水所帶來的水垢問題，因此在水質較硬的美國，家用軟水機已相當普及。家用軟水機進入中國，以水質較硬的華北、西北地區為主要市場，正處於萌芽期。目前產品終端銷售主要集中在北京、上海地區。天然水的分類天然水可分為硬水和軟水兩種：凡含有較大量鈣、鎂離子（無機礦物質）的水稱為硬水,反之則稱為軟水.水的硬度若由含有碳酸鈉或碳酸氫鎂引起的，這種水則稱為暫時性硬水；水的硬度若由含有鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物引起的這種水叫永久性硬水。簡單地說，水中碳酸鈣的含量小於10毫克/升下的水就屬於高標準的軟水。在西方發達國家作為90%的家庭用水（包括烹飪、洗滌、洗浴等）均使用軟水。無污染的雨水、雪水、露水都是天然軟水。什麼是硬水？所謂硬水，就是含礦物質的水，主要是鈣鎂離子。鈣離子和鎂離子含量越多，水的硬度越大。當用硬水洗臉時，鈣鎂離子與香皂相互作用，形成不溶於水的鈣鎂皂，它像膠質的、有黏性的物質，粘附在臉上不易去掉。這樣，原來皮膚上的污垢沒有洗凈，且又增添了新的污垢。這些污垢與鈣鎂皂形成的黏性物質堵塞在皮膚腺的開口處，不僅堵塞了皮膚的排泄通道，形成栓塞，刺激皮膚，還會影響皮膚的正常代謝，使皮膚過早地萎縮、老化。因此，在洗臉時我們要注意選擇硬度小的軟水。在自然界中，井水、泉水的硬度最大，湖水、河水硬度中等，雨水、雪水、蒸餾水的硬度最小，故用後三種水洗臉較好。水的軟硬與口感有關系，硬水爽口，多數礦泉水硬度較高，使人感到清爽可口，軟水顯得淡而無味。但用硬水泡茶，沖咖啡，口感將受到影響。有些食品加工用水比較講究，水硬將影響食品加工，易造成蛋白質沉澱、無機鹽沉澱或較難煮熟，而飲料用水又用軟水較好。鍋爐用水一般應使硬水軟化，否則會因水垢太多而發生意外事故。熱水壺和淋浴器上的水鹼，浴室中的瓷磚及衛生潔具上難以擦洗的污漬，玻璃器皿上的斑點等都是硬水造成的。硬水使家庭水管逐漸堵塞、浪費能源、縮短熱水器使用壽命，洗衣需要的洗滌用品，損傷棉織品，造成浪費。有機污染物對人體帶來的危害極大當前我國水源有機物污染非常嚴重，有機物種類越來越多，據統計，常見的就有約7萬多種。水中有機物的存在對膠體有保護作用，使其穩定性提高，不但給水處理增加了一定的難度，同時有毒的小分子有機物難以降解，並在生物體內蓄積，並有強烈的三致作用（致癌、致畸、致突變）或慢性毒性，有機物對人體的危害往往是滯後的，從發現到得病需要一個漫長的時間，甚至20—30年。另外有機物和氯消毒劑結合後產生鹵代化合物，有許多已經確認是癌症的誘發物。其中主要是揮發性三鹵甲烷和非揮發性的鹵乙酸，後者致癌的危險是前者的50—100倍。飲水機與凈水機區別飲水機：飲水機是一種水的加熱裝置凈水機，你可以採用桶裝水作為水源，也可以在上邊加一個凈化器（准確的說是凈水桶），把自來水添加進去作為水源。優點：方便解決喝開水的問題。缺點：1.飲水機反復燒煮，既浪費電，又容易形成千滾水，影響健康；2.放水出來的時候，機內會進入空氣，隨之空氣中的雜質也會進去，形成二次污染；3.就算是沒有上邊的2種情況（這是不可能的），也只能解決喝水的問題，而您的洗米、洗菜、煮飯、煲湯等廚房用水問題仍然無法解決，還得使用二次污染的自來水。凈水機凈水器。凈水機：凈水機實際上主要使用兩種技術，RO反滲透技術和超濾技術。RO反滲透技術所使用的RO膜的孔徑是0.1nm,這個尺寸基本上只能通過水分子和溶解於水中的氣體，所以出來的水非常純凈，現在各個水店RO凈水機里所出售的桶裝純凈水就是用這種方法生產。超濾技術的超濾膜的孔徑是10nm~100nm，可以過濾掉水中的砂石、泥土、鐵銹、病菌、有機膠體、藻類等大分子有機物，而對人體有用的鈣鎂離子等礦物質卻可以通過，沒有廢水產生。這兩種凈水機的出水都可以直接飲用，既可以解決飲水問題，又可以解決廚房用水問題（如果選擇大流量的超濾中央凈水機，還可以解決洗澡、洗衣的凈化用水），缺點是無法加熱，要喝開水的話，需要使用專門的管線機。凈水器軟水機：嚴格的說軟水機是不具備凈化功能的，它是用陽離子交換樹脂對水進行軟化處理，原理是樹脂中的鈉離子進入水裡，水中的鈣鎂離子進入樹脂中，這樣達到減少水中的鈣鎂離子而對水進行軟化處理。這種水處理設備主要的用途就是工業上防止鍋爐結垢，而在家庭用主要是用於水質軟化，對水垢有很好的效果，用來洗衣服不起皺，更柔和。凈水器[編輯本段]軟水技術工業上是怎麼軟化水的？當前我們對家庭水處理的認識有一個錯誤消費觀念和意識：只要「飲」部分達標而其它方面用水差一點沒關系。其實家庭生活飲用水除了飲用外還包括食用、沐浴、洗衣、沖廁等。實際上水中的各種物質有三分之一是通過沐浴等經皮膚吸收進入人體。好水可以提高水洗滌力，減少洗衣粉用量，減少水環境污染等，好水也可以減少沖廁惡臭從而改善室內環境。因此，除了「飲」部分，人的沐浴、洗漱、洗衣等用水也應該干凈、衛生和沒有污染。Brown等研究了皮膚對水中揮發性有機物的吸收，按成人飲水量2升/天、嬰兒飲水1升/天、二者洗澡時間均為15分鍾/天，飲用水常見揮發性有機物的皮膚吸收與口腔攝入的比例，成人與嬰兒分別為63/37及40/60。Andelaman報道了飲用水中三氯乙烯造成的戶內呼吸攝入。以飲水量2升/人·天，沐浴耗水量40—95升/人·天計，淋浴時三氯乙烯的呼吸攝入量是飲水口腔攝入量的數倍。所以，水中有害物質對人健康的危害不單純從飲用產生的。據國外報道水中有害物質被人體吸收的比例大致為：1/3由口腔攝入；1/3在洗漱和沐浴中由皮膚吸收；1/3在沐浴時由隨水蒸汽經呼吸道吸收。工業上用到水的地方很多，根據用水水質的不同採用不同的處理方法達到應有的標准。而工業上通用的軟化水方法是離子交換法。離子交換水處理離子交換水處理是指採用離子交換劑，使交換劑中和水溶液中可交換離子產生符合等物質的量規則的可逆性交換，導致水質改善而交換劑的結構並不發生實質性（化學的）變化的水處理方式。在這種水處理方式中，只有陽離子參與交換反應的，稱陽離子交換水處理；只有陰離子參與交換反應的，稱陰離子交換水處理；既有陽離子又有陰離子參與交換反應的，稱陽、陰離子交換水處理。由於原水的水質千差萬別，而對出水水質的要求又多種多樣，所以有許多種類型的離子交換及某組合的水處理方法，採用這些水處理方法而使原水軟化、除鹼和除鹽。離子交換劑中參與交換反應的離子是鈉離子Na+時，此方法稱為鈉（Na）型離子交換法，此交換劑稱為鈉（Na）型陽離子交換劑，相類似的，有氫（H）型離子交換法及氫（H）型陽離子交換劑等。鈉型離子交換法是工業鍋爐給水最通用的一種水處理方法。當原水經過鈉型離子交換劑時，水中的Ca2+、Mg2+等陽離子與交換劑中的Na+進行交換，降低了水的硬度，使水質得到軟化，故這種方法又稱為鈉離子交換軟化法。離子交換水處理交換過程（1）離子交換水處理交換過程碳酸鹽硬度（暫硬）軟化過程：Ca(HCO3)2+2NaR——CaR2+2NaHCO3Mg(HCO3)2+2NaR——MgR2+2NaHCO3非碳酸鹽硬度（永硬）軟化過程：CaSO4+2NaR——CaR2+Na2SO4CaCl2+2NaR——CaR2+2NaClMgSO4+2NaR——MgR2+Na2SO4MgCl2+2NaR——MgR2+2NaCl也可以用綜合上述反應式的離子式表示：Ca2++2NaR——CaR2+2Na+Mg2++2NaR——MgR2+2Na+離子交換水處理再生過程（2）離子交換水處理再生過程在鈉離子交換過程中，當軟水出現了硬度，且殘留硬度超過水質標准規定時，則認為鈉離子交換劑已經失效。為了恢復其交換能力，就需要對交換劑進行再生（或還原）。再生過程是使含有大量鈉離子的氯化鈉（NaCl）溶液通過失效的交換劑層恢復其交換能力的過程。此時，鈉離子又被離子交換劑所吸著，而交換劑中的鈣、鎂離子被置換到溶液中去。鈉型離子交換劑的再生過程可用如下反應式表示：CaR2+2NaCl——2NaR+CaCl2MgR2+2NaCl——2NaR+MgCl2生產中多採用食鹽（NaCl）溶液作為再生劑。因為食鹽比較容易得到，而且再生過程中所形成的產物（CaCl2、MgCl2）是可溶性鹽類，很容易隨再生液排出去。再生用食鹽，大都採用工業用鹽，其中雜質含量不宜過多，食鹽溶液需澄清過濾後使用。通常認為，10%食鹽溶液的硬度不應超過40mmol/L，懸浮物不應大於2%。離子交換劑再生時，一般要用經過澄清的8～10%的鹽溶液。總的再生接觸時間隨離子交換樹脂交聯度的不同而變化，對於一般交聯度7%左右的強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂，再生劑和樹脂總的接觸時間最低應保證45min以上。[編輯本段]軟水機工作原理工作原理介紹軟水機內裝有一個由人造食品級的樹脂材料製成的濾料。樹脂看上去有點像粗糙的沙子，但樹脂粒更為圓潤光滑。樹脂能夠通過離子交換取出水中較硬的礦物質。軟水機在工作狀態中,將源水中的絕大部分鈣鎂離子置換出去，源水在一定壓力流量下，流經裝有離子交換樹脂的容器（軟水機）樹脂中所含的可交換Na+與水中的陽離子（Ca2+、Mg2+、Fe2+等）進行離子交換，使容器出水中Ca2+、Mg2+離子含量大大降低，流出的水就是硬度極低的軟化水，當離子樹脂吸附一定量的鈣鎂離子後飽和就必須進行再生——用飽和的濃鹽水浸泡樹脂層，把樹脂所吸附的鈣鎂離子再生置換出來，恢復樹脂的交換能力，並將廢液污水排出。在進行再生之前用水自上而下的進行反洗，反洗的目的有兩個，一是通過反洗使運行中壓緊的樹脂松動，有利於樹脂顆粒與反洗液充分接觸；二是運行時在樹脂表層積累的懸浮物也隨著反洗水液排出，這樣交換器水流阻力不會越來越大，最先進的自動控制系統使軟化、反洗、吸鹽、慢洗、快洗、鹽箱注水等全過程實現自動化。逆滲透原理介紹逆滲透為現有科技中最有效的水處理方式之一，它能有效地處理水中鹽類(如鈣、鎂等硬度雜質)、重金屬、化學殘留物質達百分之九十五以上。RO逆滲透水處理科技在今日已是到處可見，如海水淡化系統、電子超純水精煉系統、生化制葯、洗腎、化妝品生產製造、飲料、包裝水乃至於一般家庭過濾使用。何謂滲透、滲透壓及逆滲透對透過的物質具有選擇性的薄膜稱為半透膜。一般將只能透過溶劑而不能透過溶質的薄膜視為理想的半透膜。當把相同體積的稀溶液(如淡水)和濃液(如海水或鹽水)分別置於一容器的兩側，中間用半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑將自然的穿過半透膜，向濃溶液側流動，濃溶液側的液面會比稀溶液的液面高出一定高度，形成一個壓力差，達到滲透平衡狀態，此種壓力差即為滲透壓。滲透壓的大小決定於濃液的種類，濃度和溫度與半透膜的性質無關。若在濃溶液側施加一個大於滲透壓的壓力時，濃溶液中的溶劑會向稀溶液流動，此種溶劑的流動方向與原來滲透的方向相反，這一過程稱為逆滲透。逆滲透是一種在壓力驅動下，藉助半透膜的選擇截留作用，將溶液中的溶質與溶劑分開的分離方法。目前被廣泛的應用於各種液體的分離與濃縮。水處理工藝中，將水中無機離子、細菌、病毒、有機物及膠質等雜質去除，以獲得高質量的水。半透膜滲透現象:溶劑由低濃度溶液透過半透膜流向高濃度溶液目前逆滲透膜主要由二大類材料構成，一種是醋酸纖維(CA)，一種是聚醯胺類(T.F.C.)。逆滲透技術是一種先進的水處理技術，各國為了製造符合有關飲用水標準的飲水，越來越廣泛的應用逆滲透技術。世界衛生組織(WHO)制定有飲用水水質標准，各國的飲用水標准也有不同，其制定和實施往往也是由國家不同部門負責。以美國為例，一般是由美國環保署(E.P.A)負責此工作。而大家熟知的美國食品及葯品署(F.D.A.)，只負責食品及葯品方面，有關標准制定和實施，並不負責飲水方面的工作。盡管美國環保署(E.P.A)負責飲用水方面的工作，但到目前為止，並沒有一個正式可用於評價逆滲透膜的安全可靠標准。美國國家衛生基金會(N.S.F)為美國一個非營利性團體，於一九九六年制定了一個標准來評估飲用水逆滲透系統。據美國水質協會(W.Q.A)建議的飲用水處理技術，逆滲透方法可用於去除水中的濁度、色度、硬度、鐳、鈾等放射元素，三鹵甲烷、石棉等致癌物質及各種無機離子，特別是對人體有害的銻、砷、鋇、鎘、鉻、銅、鉛、汞、鎳、硒、鋁、錳、鋅、等金屬離子及氰化物、亞硝酸根等化學物質。特別注意特別注意：工業上處理的軟化水人們不可飲用，因為成本問題，一般工業軟化水處理是用鈉離子置換出鈣、鎂離子，人們如果長期飲用含高鈉鹽的水，容易得心腦血管疾病。例如：高血壓、冠心病、腦血栓等。[編輯本段]家用軟水機軟水好處：軟水與自來水相比，有極明顯的口感和手感，軟水含氧量高，硬度低，可有效防止結石病，減輕心、腎負擔，有益健康。軟水沐浴、洗發、洗臉，光滑細嫩，對嬰幼兒的皮膚尤具保護作用，更可以使美容、美發、護膚的投資獲得事半功倍的效果。軟水洗衣物潔凈、蓬鬆、艷麗、無殘留的洗滌和味感，衣物的壽命可延長15％以上。軟水洗餐具、茶具晶瑩剔透，臉盆、浴缸也不在有污漬，可節省很多的洗滌劑，且十分省力。軟水機軟化原理：水的鈉離子交換軟化法，就是原水通過鈉離子交換劑時，水中的Ca2+、mg2+被交換劑中的Na+所代替，使易的鈣鎂化合物轉變為不形成水垢的易溶性鈉化合物而使水得到軟化。全自動鈉離子交換器主要是由多路控制閥、控制器、樹脂罐(內有布水器)、鹽箱組成，多路控制閥在同一閥體內多個通路的閥門，控制器根據設定的程序向多路閥發生指令，多路閥自動完成多個閥門的開關。從而實現運行，反洗、再生、置換、正洗的程序，無需設置鹽液液泵。設備簡單，可廣泛應用於工業和民用軟化用的制備，如蒸汽鍋爐給水、供熱空調、水池等用水系統。技術參數：原水壓力：0.1~0.35MPa電源：220V/50Hz原水硬度：≤6mmol/L耗電：5~15W出水硬度：0.03mmol/L鹽耗：<100克/克當量水耗：<產水量的2%原水溫度：5℃~38℃流量：2000-3000L/H筒體材質：SUS304不銹鋼或玻璃鋼筒體中央軟水機特點：1、自動運行：採用液晶顯示多路控制閥，實現全自動控制運行，質量可靠，產水穩定。2、高效低能：設備的水、電、鹽耗量約為同類產品的30~60%，高效低耗，節省運行費用。3、優質材料：控制閥體材質為無鉛黃銅，耐腐、抗污染；交換罐材質有玻璃鋼、不銹鋼等；鹽桶材質有PE塑料，可滿足各類需求。4、經濟實用：設備結構緊湊、佔地面積極小，安裝位置靈活。5、安裝簡單：安裝時按圖連接管道，無須固定，簡單易行；設備自動運行，無需人工操作。6、形式多樣：控制閥控制型式多樣，如：單閥單罐、單閥雙罐、雙閥雙罐，可以採用時間型控制或流量型控制方式。前置抑垢器前置除垢器是家用軟水中最常見的一種抑垢裝置。它的抑垢成本低，見效快，非常受到市場的認可。是家前置抑垢器用超濾凈水器除垢中最常見的裝置。抗菌抑垢器由外套（分上蓋和下蓋）、內膽芯、過濾（過濾網和擋片）三部分組成。外套絲口連接，內膽芯內加有100%硅磷晶，內設有控制釋放裝置，通過該裝置，活性組分緩慢放出，每24小時能處理200公斤的冷水。葯芯內膽內加有500克活性物，釋放時間有效長達18~24個月，能使200噸硬水軟化。在保護真空管、探頭不結水垢的同時，還能保護內膽不腐蝕，杜絕熱水黃銹色。用戶只需每過1.5~2年後更換一個內膽芯，更換內膽，只需擰開上蓋，裝上新內膽，並清理過濾網，重新裝上即可。

10. 食鹽不僅是生活必需品，也是生產氯氣和燒鹼的重要原料．下圖1是工業電解飽和食鹽水的離子交換膜電解槽示

（1）工業電解飽和食鹽水，依據圖裝置分析，鈉離子移向F極，說明F為陰極，E電極為陽極析出的是氯氣，F電極析出的是氫氣；故答案為：氫氣；飽和食鹽水；
（2）F電極生成氫氣破壞了水的電離生成氫氧根離子，陽離子交換膜阻止氫氧根離子進入陽極區失電子生成氧氣，混入氯氣中；
故答案為：氫氧根；避免氧氣生成；
（3）①由曲線上A（0，26.5）點坐標可得，20℃時氯化鈉在水中的飽和溶液的溶質質量為26.5%，此時氯化鈉的溶解度為：
20℃氯化鈉在水中溶解度=