离子交换法制备纯水的原理和装罝

离子交换法制备纯水的原理及负载量

通过离子交换制备的纯水通常被称为“去离子水”，以区别于“蒸馏水”。用这种离子交换法制备的去离子水不能去除有机物，其电导率也不能指示有机物的污染程度。因为它利用离子交换树脂的离子交换功能，在一定程度上去除或减少水中的杂质离子。近年来，由于大孔离子交换树脂的合成和应用，已经有可能通过离子交换树脂纯化水中的有机物，但并不理想。离子交换树脂净化水的原理是:当水中含有钾离子、钠离子、钙离子、镁离子和硫酸根离子时

当阴离子相等的原水通过磺酸阳离子交换树脂时，水中的阳离子被树脂吸附，树脂上的可交换阳离子H+被置换到水中，与水中的阴离子形成相应的无机酸，

当含有无机酸的水通过季胺阴离子交换树脂时，水中的阴离子被树脂吸附，树脂上的可交换阴离子OH-也被置换到水中，与水中的H+离子结合形成水，反应式如下:

(2)加载去离子水

如前所述，实验室中常用的简单离子交换装置是两个由硬玻璃或有机玻璃制成的离子交换管(直径与长度之比为1:10)。柱子的下端覆盖着玻璃棉，并装有瓷球或玻璃球。灌装前，应将其煮沸，并分别用碱或酸和蒸馏水清洗。上端设有橡胶塞和连接管。一切准备就绪后，将处理过的阳离子交换树脂装入第一根柱子的2/3，第二根柱子按同样的要求装入处理过的阴离子交换树脂，然后用聚乙烯管将两根柱子连接起来，第一根柱子的上端与瓶口相连，第二根柱子的下端与接收瓶相连。正确安装后，打开活塞控制流速。实验室使用的流速通常可以控制，使得每分钟通过的水等于树脂的体积。交换制备的无离子水经检验合格后即可使用。

大多数用于制备去离子水的树脂采用聚苯乙烯磺酸型强酸性阳离子交换树脂(如海味732型，天津产品强酸型1，一般为钠型)和聚苯乙烯季胺型强碱性阴离子交换树脂(如海味717型，天津产品强酸型201，一般为氯型)。树脂粒度一般在1650目之间(粒径约为0.31.2毫米)。树脂的交联度为812%(含水树脂为35.50%)。这种类型的市售树脂既有钠型也有建筑型。因此，在使用前，箔片应进行预处理，以将其转化为所需的氢+型和氢氧型，同时去除夹带的有机杂质。普通树脂(除交联孔径较大的树脂外)只能去除可电离物质，但不能去除细菌、大分子有机物质和一些非离子杂质。因此，在实验室使用经离子交换树脂净化的去离子水时，必须注意这一点。制备的纯水优选用紫外线照射或进行其他灭菌处理，从而可以适当延长去离子水的储存时间。

图3-1所示的过程可以用于在实验室中生产大的去离子水，这可以达到理想的结果。一种更好的方法是将去离子水装置与蒸汽装置结合使用，将其组装在一个系统装置中，并且可以配备一个用于自动检测纯水的装置。通常，可以安装电导率仪来测量纯水的电导率，从而反映出水的纯度。当纯水不符合要求时，仪器能自动报警，便于采取措施。通过这种方式，实验室可以连续获得不含有机物和其他离子杂质的新鲜纯水，以满足痕量分析的需要。这种方法可以在现代实验室推广。