光氢离子交换器

⑴ 离子交换器的工作原理

工作原理就是离子的交换。
运行时：阳树脂(H-R)+(M+)-->：(M-R)+(H+)
阴树脂(OH-R)+(X-)-->：(X-R)+(OH-)
其中M+为金属离子，X-为阴离子。
再生过程为其逆过程。
离子交换器的失效控制
离子交换除盐水处理最简单的流程为 阳床-阴床 组成的一级复床除盐系统。有的一级复床除盐系统采用单元制，即每套一级复床除盐系统包括 阳床、（除碳器）、阴床各一台，在离子交换除盐运行过程中，无论是阳床还是阴床先失效，都是同时再生；还有的一级复床除盐系统采用母管制，即阳床与阳床或阴床与阴床是并联运行的，哪一台交换器失效就再生哪一台。
1 检测和控制原理
强酸性阳树脂对水中各种阳离子的吸附顺序为：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+. ；由此可知，水中金属离子Na+被吸附的能力最弱，所以当离子交换时树脂层的各种离子吸附层逐渐下移，H+.最后被其他阳离子置换下来，当保护层穿透时，首先泄漏的是最下层的Na+；因此监督阳离子交换器失效是以漏钠为标准的；其反应方程为（A代表金属阳离子,R为树脂基团）：
An+ +nRH=RnA+n H+
HCO3- + H+ =H2O+CO2↑
强碱性阴树脂对水中各种阴离子的吸附顺序为：SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可知，HSiO3-的吸附能力最弱，所以当离子交换时树脂层的各种离子吸附层逐渐下移，OH-.被其他阴离子置换下来，当保护层穿透时，首先泄漏的是最下层的HSiO3-；因此监督阴离子交换器失效是以漏硅为标准的；其反应方程为（B代表酸根阴离子，R为树脂基团）：
Bm- +mROH=RmB+mOH-
2 控制点和控制方法
由于母管制系统包含了单元制系统,而且它具有能充分使用树脂、提高交换器的出水能力、降低酸碱消耗等优点，我们在研究中主要讨论以这种结构为基础的离子交换除盐水处理系统。
以成都生物制品研究所蛋白分离车间纯水站为例，该系统为母管制水处理系统，系统的结构为：砂滤-活性炭过滤-粗滤-阳床- 一阴-二阴-混床-精滤-纯水罐，系统产水能力为5 t/h，在系统的失效控制研究中，我们提出单元失效控制概念，也就是充分利用了母管制制水系统的优点对系统进行失效控制。
（1）RO对各有机溶质的去除率大于NF膜。（2）不同有机溶质的去除率不相同，有的甚至相差很大（例如，RO和NF膜对乙酸的吸光度去除率分别为95.34%、81.45%，而对苯胺的吸光度去除率则分别为61.50%、46.82%）。
3 出水水质
原水经一级复床除盐后，电导率（25℃）低于10μS/cm，水中硅含量低于100μg/L。

⑵ 三价铁离子是否有毒是否可以对饮用水进行净化

常用到的净化饮用水方法：
一、离子交换法
离子交换法是以圆球形树脂(离子交换树脂)过滤原水，水中的离子会与固定在树脂上的离子交换。常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法。硬水软化主要是用在反渗透(RO)处理之前，先将水质硬度降低的一种前处理程序。软化机里面的球状树脂，以两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质。
离子交换树脂利用氢离子交换阳离子，而以氢氧根离子交换阴离子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子交换树脂会以氢离子交换碰到的各种阳离子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同样的，以包含季铵盐的苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以氢氧根离子交换碰到的各种阴离子(如Cl-)。从阳离子交换树脂释出的氢离子与从阴离子交换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成纯水。
阴阳离子交换树脂可被分别包装在不同的离子交换床中，分成所谓的阴离子交换床和阳离子交换床。也可以将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂混在一起，置于同一个离子交换床中。不论是那一种形式，当树脂与水中带电荷的杂质交换完树脂上的氢离子及(或)氢氧根离子，就必须进行“再生”。再生的程序恰与净化的程序相反，利用氢离子及氢氧根离子进行再生，交换附着在离子交换树脂上的杂质。
若将离子交换法与其他净化水质方法(例如反渗透法、过滤法和活性碳吸附法)组合应用时，则离子交换法在整个净化系统中，将扮演非常重要的一个部分。离子交换法能有效的去除离子，却无法有效的去除大部分的有机物或微生物。而微生物可附着在树脂上，并以树脂作为培养基，使得微生物可快速生长并产生热源。因此，需配合其他的净化方法设计使用。
二、活性碳吸附法
有机物可能是阳离子、阴离子或非离子性的物质，离子交换树脂可去除原水中一些可溶性的有机酸和有机碱(阴离子和阳离子)，但有些非离子性的有机物却会被树脂包覆，这过程称为树脂的“污染阻塞”现象，不但会减少树脂的寿命，而且降低其交换能力。为保护离子交换树脂，可将活性碳过滤器安装在离子交换树脂之前，以去除非离子性的有机物。
活性碳的吸附过程是利用活性碳过滤器的孔隙大小及有机物通过孔隙时的渗透率来达到的。吸附率和有机物的分子量及其分子大小有关，某些颗粒状的活性碳较能有效的去除氯胺。活性碳也能去除水中的自由氯，以保护纯水系统内其他对氧化剂敏感的净化单元。
活性碳通常与其他的处理方法组合应用。在设计纯水系统时，活性碳与其他相关净化单位的相关配置，是一项极为重要的项目。
三、微孔过滤法
微孔过滤法包括三种类型：深层过滤(depth)、筛网过滤(screen)及表面过滤(surface)。深层滤膜是以编织纤维或压缩材料制成的基质，利用随机性吸附或是捕捉方式来滞留颗粒。筛网滤膜基本上是具有一致性的结构，就像筛子一般，将大于孔径的颗粒，都滞留在表面上(这种滤膜的孔径大小是非常精确的)，而表面过滤则是多层结构，当溶液通过滤膜时，较滤膜内部孔隙大的颗粒将被滞留下来，并主要堆积在滤膜表面上。
由于上述三种滤膜的功能不同，因此对滤膜之间的分辨非常重要。由于深层过滤是一种较为经济的方式，可去除98%以上的悬浮固体，同时保护下游的净化单元不会败坏或堵塞，因此通常被作为预过滤处理。表面过滤可去除99.99%以上的悬浮固体，所以也可作为预过滤处理或澄清用。微孔薄膜(筛网滤膜)一般被置于净化系统中的最终使用点，以去除最后残留的微量树脂碎片、碳屑、胶质颗粒和微生物。例如：0.22μm微孔滤膜，其可滤过所有的细菌，通常用于将静脉注射用的液体、血清及抗生素进行除菌用。
四、超滤法
微孔薄膜是依其孔径大小来去除颗粒，而超滤(UF)薄膜则是一个分子筛，它以尺寸为基准，让溶液通过极细微的滤膜，以达到分离溶液中不同大小分子的目的。
超滤膜是一种强韧、薄、具有选择性的通透膜，可截留大部分某种特定大小以上的分子，包括：胶质、微生物和热源。较小的分子，例如：水和离子，都可通过滤膜。所以，超滤法可将截留液中的大分子加以浓缩，但是，仍有些大分子会渗漏至滤过液中。
超滤膜有数种不同的范围，在所有的实例中，超滤膜会留在大部分大于其分子筛所定义分子量的分子。
五、反渗透法
反渗透(RO)法是可达到90%~99%杂质去除率中最经济的方法。RO膜的滤孔结构较UF膜还要致密，RO膜可去除所有的颗粒、细菌以及分子量大于300的有机物(包括热源)。
当第二种不同浓度的溶液，由一个半透膜隔开时，渗透现象会自然发生。渗透压将水压过半透膜，水将浓度较高的溶液稀释，最后造成浓度平衡。在水净化系统中，施加压力于高浓度的溶液中，以抗衡渗透压。如此迫使得纯水由高浓度的液体通过RO膜，并可加以收集。由于RO膜致密度极高，因此，产出的水流很慢，需要经过相当的时间，贮水箱内才会有足够的水量。
RO膜可执行离子排除，使得只有水可通过RO膜，其余所有的离子及溶解的分子都被截留，并加以排除(包括盐类和糖)。RO膜以电荷反应将离子排除，带电荷愈大，排除性愈高，所以RO膜几乎可排除所有的(>99%)强离子性的高价离子，但是，对于弱离子性的单价离子(如钠离子)的效果只有95%。不同的进水需要不同种类的RO膜，RO膜包括由乙酸纤维酯制成，或是以聚硫胺与聚砜基质的混合薄层聚合物。
如果以原水水质及产水水质为基准，经过适当设计后，RO是将自来水净化的最经济有效方法。RO同时也是试剂级纯水系统最好的前处理方法。
六、紫外线照射法
紫外线照射法已广泛的使用在水处理上，低压水银灯所放射出来的254nm的紫外线是一种有效的杀菌方法，因为细菌中的DNA及蛋白质会吸收紫外线而导致死亡。
近来在UV灯制造技术方面的进步，已可制造同时产生185nm和254nm波长的紫外灯管，这种光波长组合可利用光氧化有机化合物，接着这种特殊灯泡，将纯水中的总有机碳浓度降低至5ppb以下。

⑶ 为什么说阳离子交换树脂交换能力是阴离子交换树脂的两倍

因为阳树脂的工作交换容量高，通常阳树脂的填装量都比阴树脂少，树脂失效时通常是阴柱失效，往往这时阳柱还有交换能力。这时我工作总结的，没有人指导，您仅供参考

⑷ 为什么说阳离子交换树脂交换能力是阴离子交换树脂的两倍

这一般是指强酸阳树脂和强碱阴树脂的工作交换容量，比如在混床设计时，一般阳树脂装填体积量：阴树脂装填体积量为1:2，因为设计参数一般阳树脂001x7MB工作交换容量为900-1000mmol/L，阴树脂201x7MB工作交换容量为350-400mmol/L，为了尽量让阴阳树脂同时失效，所以采用调高阴树脂装填量，即使按阳：阴＝1:2的比例，混床设备依然是阴树脂先失效，所以混床在线监测一般是先漏硅，后漏钠。同样的道理，在一级除盐水系统中，阳床和阴床的设备设计尺寸，也会根据阳阴树脂的工作交换容量差，作出相应调整，只是很多项目为了设备争气美观，采用了增加阴离子交换器的直径，而高度一般是统一的。
借此问题回答之际，呼吁国内离子交换树脂生产企业同行，将企业发展眼光放长远一些，尤其是个别企业（在此不方便一一点名），不要为了眼前的蝇头小利，生产那些偷工减料的产品，市场用户终究是会渐渐明白性价比的，国家也不会允许你们将三废如此偷排放的，因为你们的子孙后代终究还是需要这个地球，需要这份空气，需要一些干净的水源。
还有也顺便敬告广大用户，控制采购成本是需要专业技术为基础的，一味的打压供应商产品价格，您就不怕搬了石头砸自己的脚？买的终究没有卖的精，你那些所谓的节约降低采购成本，是否用专业数据统计过，您的使用成本？离子交换树脂最大的特点就是可以重复使用，如果在重复使用中，制水量不足，再生频率变高，酸碱耗水耗以及人工成本是否一一统计了？
最后呼吁国家废除现有招投标制度，因为现有的招投标法，已经严重被滥用，集体拍板也就是集体承担责任，其实也意味着没有人会去承担责任。国内市场持续十多年的低价恶性竞争，所谓的层层审批制度，这类制度成为了大众创新万众创业的拦路虎绊脚石，因为一些创新技术是需要终端市场去尝试的，其中必然存在失败的概率，而现如今，反腐让您怠工，招投标让您不愿去学习研究技术，长久如此下去，您的不进步，让我失去了为您提供服务的同时，也丧失了国内整个实体经济的良性有效持续发展的机会。

⑸ 离子交换树脂的贮存及需要注意的事项有哪些

离子交换树脂的贮存：

1. 离子交换树脂不能露天存放，不能放在暴晒的地方，存放处的温度为5-40°C，避免过冷或过热造成树脂被冻裂或加速微生物繁殖而影响产品质量，降低产品性能。

2. 当存放处温度稍低于0°C时，应向包装袋内加入澄清的饱和食盐水、浸泡树脂。此外，当存放处温度过高时，不但使树脂易于脱水，还会加速阴树脂的降解。一旦树脂失水，使用时不能直接加水，可用澄清的饱和食盐水浸泡，然后再逐步加水稀释，洗去盐分，贮存期间应使其保持湿润。

3. 防止树脂失水。出厂的新树脂都是事态的，其含水量时饱和的，在运输过程和储存期间应防止树脂失水。如果发现树脂已失水变干，应用10%NaCl溶液浸泡，在逐渐稀释，以免树脂因急剧溶胀而破裂。

4. 防止微生物滋长。使用过的树脂长期在水中存放时，其表面容易滋长微生物，而使树脂受到污染，尤其是在温度较高的环境中。为此，长期存放的树脂，必须定期换水或用水反冲洗。

5. 树脂存放时，要避免直接接触铁容器、氧化剂和油脂类物质，以防树脂被污染或氧化降解，而造成树脂劣化。

6. 防止树脂受热、受冻。树脂储存过程中温度不宜过高或过低，其环境温度一般宜在5-40℃.温度过高，则容易引起树脂降解，交换基团分解和滋长微生物；若在0℃以下，会因树脂网孔中水分冰冻使树脂体积膨大，造成树脂胀裂。如果温度低于5℃，又无保温条件，这时可将树脂浸泡在一定浓度的食盐水中，以达到防冻的目的。

注意事项：

1.离子交换树脂内含有一定量的水分，在贮存和运输过程中应保持这部分水分。

2.离子交换树脂在贮存过程中应防止铁锈、油污、强氧化剂，有机物的污染，以免发生氧化降解、中毒等事故。

3.在温度很低的时候，若发现树脂已被冻，则应让其缓慢自然解冻，切不可用机械力施于树脂。

⑹ 离子交换法提取的谷氨酸怎么结晶呢

离子交换法提取谷氨酸是利用离子交换树脂对发酵液中谷氨酸与其它同性离子吸附能力的差别 将这些离子选择性地吸附到树脂上 然后用洗脱剂先后洗脱 从而得到谷氨酸
谷氨酸是一种两性电解质 其等电点 为pH3.22.当pH^3.2时 谷氨酸带正电荷 呈阳离子状态 它能被阳离子交换树脂交换吸附
三 仪器与试剂（一）实验器材 （1）玻璃层析柱 （2）试管 （3）移液管 （4）恒压洗脱瓶 （5）部分收集器 （6）水浴锅 （7）分光光度计 （8）电炉
（二）材料与试剂（1）苯乙烯磺酸钠型树脂（100～200目）（2）2mo1/L盐酸溶液（3）2mo1/L氢氧化钠溶液（4）标准氨基酸溶液 将天门冬氨酸和赖氨酸分别配成2mg/mL的0.1m1/L盐酸溶液（5）显色剂。2克水茚三酮溶于95%乙醇中 加水至100毫升
四 操作步骤
（1）树脂的准备 树脂过夜㓎泡 使树脂膨胀 加2mo1/L NaOH至上述树脂中搅拌2号倾弃碱液 用蒸馏水洗涤至中性 加25m1 12mo1/L HC1搅拌2h 倾弃酸液 用蒸馏水充洗涤树脂至中性
（2）层析柱的准备 将强酸性阳离子交换树脂用HC1处理成H*型后洗至中性 搅拌1小时后装入层析柱 使之自然降沉到一定高度
（3）加样分离 将液面缓慢放至贴近层析柱表面 由柱上端仔细加入pH4.5的发酵液离心液3毫升 同时开始收集流出液 每管收集1毫升 测量收集液pH 洗脱液加入速度控制在0.5m1/mim 当样品液弯月面靠近树脂顶端时 立即加入发酵液 如此重复 不断测量收集液的PH值 直至树脂吸附饱和
（4）洗脱 加样完毕后 用滴管小心注入60·C4%（或2%）氢氧化钠溶液（切勿搅动床面）用试管收集洗脱液 每管收集1毫升 同时测量收集液pH 直至收集液

⑺ 浓硫酸、生石灰、氢氧化钠作干燥剂时的一些区别

碱石灰应该是CaO ！
初中常用的干燥剂有酸性\碱性\中性之分
干燥剂顾名思义就是用来干燥用的(中学常见的是干燥气体,当然也可干燥液体,中学不常见),当然根据干燥剂的性质不同,干燥的物质类型也不同.
常见的干燥剂(括号中为干燥剂的状态):
酸性干燥剂:浓硫酸(l),五氧化二磷(s)等;主要干燥酸性或中性气体,
如SO2,CO2,CO,NO2,O2
碱性干燥剂:碱石灰(s),NaOH(s)等;主要干燥碱性或中性气体,
如NH3,CO,O2
中性干燥剂:CaCl2(s),MgSO4(s)等;这类干燥剂不常用,因为很复杂,如CaCl2(s),看上去好象不和酸性气体反应,似乎可以干燥酸性气体,但它不能干燥卤化氢(HCl HBr),因会发生复杂的化学反应,中学阶段没学;再者它也不能干燥NH3,因它可以和NH3形成复杂的络合物.总之,这类干燥剂一般主要是干燥中性气体.
另:①,干燥剂的选择,既要看干燥剂的性质还要看所干燥物质的性质,如浓硫酸,是酸所以不能干燥碱性气体;另外浓硫酸还具有强氧化性,因此不能用来干燥还原性的物质,如H2S, HI ,HBr等
②对液体干燥剂来说,一般装在洗气瓶中(气体从长管进,短管出).而固体干燥剂装在干燥管或U形管中.