離子交換法庫侖力

A. 離子液體是怎麼制備的 什麼叫離子液體

【離子液體的制備】
1、常規合成法：離子液體常規合成法主要包括一步法和兩步法。
（1）一步法：採用叔胺與鹵代烴或酯類物質發生加成反應，或利用叔胺的鹼性與酸性發生中和反應而一步生成目標離子液體的方法。可合成胍類離子液體和多種醇胺羧酸鹽功能化離子液體。
（2）兩步法：兩步法的第一步是通過叔胺與鹵代烴反應制備出季銨的鹵化物；第二步再將鹵素離子置換為目標離子液體的陰離子。可用於制備數十種咪唑類離了液體、氮基酸類離子液體、膦類離子液體等。
一步法和兩步法是比較普遍的方法，因此具有普適性，但離子液體合成通常需要在加熱的條件下完成，而常規的加熱攪拌需要較長的時間（幾個或幾十個小時），因而導致合成離子液體的效率和產率均偏低。
2、外場強化法：外場強化法主要為微波法和超聲波法。
（1）微波法：是通過極性分子在快速變化的電磁場中不斷改變方向而引起分子的摩擦發熱，屬於體相加熱。微波法加熱升溫速度較快，可極大地提高反應速率（有些反應只需幾分鍾），甚至提高產率和純度。在微波作用下採用「一鍋法」可合成了一系列咪唑類離子液體。該方法反應時間短、產率高。
（2）超聲波法：超聲波藉助於超聲空化作用能夠在液體內部形成局部的高溫高壓微環境，並且超聲波的振動攪拌作用可以極大地提高反應速率，尤其是非均相化學反應。採用超聲波作為能量源，可在在密閉體系非溶劑條件下合成了溴化1，3-二烷基咪唑離子液體，合成吡啶類離子液體。該法具有產物收率高、反應速率快、節約能耗的特點，同時，又能減少有機溶劑的使用．降低成本，減少污染。但超聲波法工業化應用將面臨大功率密度的超聲波設備的工業化難題。
3、微反應器法：微反應器法一般是指在一個內部尺寸為幾微米到幾百微米的小型微反應器內進行的反應。微反應器不但具有所需空間小、質量和能量消耗少以及反應時間短的優點，而且能夠顯著提高產物的產率與選擇性以及傳質傳熱效率。微反應器法所達到的效果比傳統的間歇反應器法高20倍。
【離子液體】或稱離子性液體，是指全部由離子組成的液體，如高溫下的KCI，KOH呈液體狀態，此時它們就是離子液體。在室溫或室溫附近溫度下呈液態的由離子構成的物質，稱為室溫離子液體、室溫熔融鹽（室溫離子液體常伴有氫鍵的存在，定義為室溫熔融鹽有點勉強）、有機離子液體等，目前尚無統一的名稱，但傾向於簡稱離子液體。在離子化合物中，陰陽離子之間的作用力為庫侖力，其大小與陰陽離子的電荷數量及半徑有關，離子半徑越大，它們之間的作用力越小，這種離子化合物的熔點就越低。某些離子化合物的陰陽離子體積很大，結構鬆散，導致它們之間的作用力較低，以至於熔點接近室溫。

B. 海水變淡水的簡單方法

1、蒸餾法。將海水加熱，使其中的水變成蒸汽，再讓蒸汽冷凝下來。由於海水中所溶的鹽類不會隨著蒸汽出來，因此得到的水就是幾近純水的蒸餾水。然而，無論是加熱還是冷凝，都需耗費能源。每蒸發1克水就需要2.3千焦的能量。所以這種方法救急可以，卻不是一個長久之計。
2、離子交換法。溶解在水中的鹽分，都是以陽離子和陰離子的形式存在。如果有一種東西可以把這些離子移走，那麼水也就得到純化了。離子交換樹脂就具有這樣的能力。離子交換樹脂是一種具有網狀結構的不溶於水的高分子材料。它猶如一棵大樹，上面有很多樹枝，每個樹枝上都有一個口袋。當海水通過的時候，陽離子會把陽離子交換樹脂「口袋」中的氫離子交換出來，陰離子會把陰離子交換樹脂「口袋」里的氫氧根離子交換出來，而氫離子和氫氧根離子相遇就變成了水。不過，離子交換樹脂在使用了一段時間後會達到飽和狀態，怎樣使離子交換樹脂可以持續使用呢？由於離子交換是可逆的，因此可以分別用酸和鹼進行反交換來更新，這樣就能使離子交換樹脂可以反復使用了。但離子交換法處理能力有限，並需要大量的酸和鹼來使樹脂「再生」，如果大量用於海水淡化，成本太高，因此目前這種技術主要應用在水的進一步純化方面。

C. 如何去掉水中鈣離子，鎂離子

1、煮沸法

由於碳酸鈣不溶，碳酸鎂微溶，所以碳酸鎂在進一步加熱的條件下還可以與水反應生成更難溶的氫氧化鎂。由此可見水垢的主要成分為碳酸鈣和氫氧化鎂。

2、石灰——純鹼法 (工業用)

在這種方法中，暫時硬度加入石灰就可以完全消除，HCO3-都被轉化成CO32-。而鎂的永久硬度在石灰的作用下會轉化為等物質的量的鈣的硬度，最後被去除。反應過程中，鎂都是以氫氧化鎂的形式沉澱，而鈣都是以碳酸鈣的形式沉澱。

3、離子交換法

這種方法中用到的離子交換劑，有無機和有機兩種。無機離子交換劑，如沸石等；有機離子交換劑包括：碳質離子交換劑——磺化酶，陰陽離子交換樹脂等。而且一般的離子交換劑在失效後還可以再生。

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鈣離子的檢驗

焰色反應:若某物質的焰色為磚紅色，則該物質含Ca2+

1、取一鉑絲用稀鹽酸酸洗後灼燒,反復多次,直至火焰變為無色.

2、將鈣產品放在碾缽中用,玻璃棒碾成粉末.

3、用鉑絲分別蘸一些粉末放置酒精燈上灼燒,觀察火焰的顏色.

水中鈣離子的測定

測定鈣、鎂離子的可靠方法為重量法，這種方法手續繁瑣，分析速度慢，目前常用的方法是EDTA絡合滴定法，EDTA絡合滴定法適用於工業循環冷卻水中鈣含量在2-200mg/l，鎂含量在2-200 mg/l的測定，也適用於其他工業用水及生活用水中鈣、鎂離子含量的測定。

D. 水處理石英砂濾料是如何過濾的

石英砂在水處理方面起到越來越重要的作用，去除懸浮物起到過濾作用，就像水版經過砂石滲透到地權下一樣，將水中的那些懸浮物阻攔下來，主要針對那些細微的懸浮物。 1．用於要求出水濁度≤5mg/L能符合飲用水質標準的工業用水、生活用水及市政給水系統； 2．工業污水中的懸浮物、固體物的去除； 3．可用作離子交換法軟化、除鹽系統中的預處理設備，對水質要求不高的工業給水的粗過濾設備；以及用在游泳池循環處理系統、冷卻循環水凈化系統等。

E. 超濾膜能除去硬水中的鈣、鎂離子嗎

超濾膜
超濾膜是非對稱性膜，其表面活性層有孔徑10-9-2×10-8m的微孔，能夠截留相對分子量為500以上的大分子和膠體微粒，所用壓差為0.1-0.5MPa。而海德能ESPABMAX膜對大分子的截留機理主要是篩分作用。而對金屬離子基本全部通過，所以無過濾作用。
由於水源污染以及二次污染相當嚴重，用普通的過濾介質難以實現生活飲用水深度凈化效果。膜凈化技術採用高精度純物理的過濾原理，不添加任何化學物質，依靠膜表面密布的微孔進行篩分，從而截留有害物質，從而實現過濾凈化、純化的效果。
超濾膜一般孔徑都在0.1-0.01um，截留的分子量做1000-30萬之間。而鈣鎂離子的直徑、分子量都要遠遠小於該數值，鈣鎂可以通過膜的膜孔，所以超濾膜不能去除鈣鎂。
如何去除硬水中的鈣、鎂離子？
去除硬水中的鈣、鎂離子的方法有很多種，比較有效的方法有兩種，一種是離子交換法，另一種是膜分離法。
離子交換法：
離子交換法，主要是使用離子交換樹脂中的軟化樹脂，軟化樹脂能夠有效的去除硬水中的鈣、鎂離子，是目前使用最多且最有效的方法，而軟化樹脂根據用途分為食品級軟化樹脂和工業級軟化樹脂，如果需要清除水中的鈣、鎂離子，建議使用軟化樹脂。
膜分離法：
可以使用納濾膜或者是反滲透膜去除鈣、鎂離子，去除效果非常明顯，且處理後的水使用范圍非常廣泛，但是納濾膜、反滲透膜對進水壓力、進水水質等有較高的要求，而且價格、運行成本都比較高，一般不會使用這種方法進行硬水軟化。
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F. 如何用經濟有效的辦法去除水中的鈣鎂離子，使水軟化。現水中硬度是鈣鎂離子總含量320mg/l.急需指點。

硬水經過處理後可以轉化為軟水。下面介紹硬水軟化的三種主要方法：

1. 煮沸法（只適用於暫時硬水）

煮沸暫時硬水時的反應：

Ca(HCO3)2 =CaCO3 ↓+H2O+CO2↑

Mg(HCO3)2 =MgCO3↓ +H2O+CO2↑

由於CaCO3不溶，MgCO3 微溶，所以碳酸鎂在進一步加熱的條件下還可以與水反應生成更難溶的氫氧化鎂：

MgCO3 +H2O = Mg(OH)2 ↓+CO2↑

由此可見水垢的主要成分為CaCO3和Mg(OH)2

2. 石灰——純鹼法 (工業用)

在這種方法中，暫時硬度加入石灰就可以完全消除，HCO3-都被轉化成CO32-。而鎂的永久硬度在石灰的作用下會轉化為等物質的量的鈣的硬度，最後被去除。反應過程中，鎂都是以氫氧化鎂的形式沉澱，而鈣都是以碳酸鈣的形式沉澱。

Ca2+(aq) --石灰-蘇打法--> CaCO3(s)

Mg2+(aq)--石灰-蘇打法--> Mg(OH)2(s)

3. 離子交換法

這種方法中用到的離子交換劑，有無機和有機兩種。無機離子交換劑，如沸石等；有機離子交換劑包括：碳質離子交換劑——磺化酶，陰陽離子交換樹脂等。而且一般的離子交換劑在失效後還可以再生

G. 自來水中碳酸鈣超標如何軟化

一是葯物軟化。可利用高中課本上提到的石灰蘇打法、磷酸鈉法等。這類方法可以將鈣鎂離子沉澱除去。磺化煤可將水中Ca2+、Mg2+與Na+交換來達到軟化的目的；當磺化煤使用一段時間後會失去軟化能力，可將其放置在8%~10%的食鹽水中浸泡以恢復軟化能力。在日常生活中：如洗面時，可在水中加半杯牛奶或一撮食鹽，在一定程度上除去鈣鎂離子。
硬水軟化的設備也有很多，我們在調查中只見到了三種。第一種是軟化機；其設備中有一種樹脂，它是一種多孔、不可溶性交換材料，裡面含有千萬顆細小塑料球珠。當水經過這些球珠時，鈣鎂離子就可以被除掉。第二種是純凈水機；水經過多介質過濾器、活性碳精過濾器、超濾膜、臭氧等工序處理後可得純凈水。第三種為離子交換設備；讓水通過多介質過濾器、活性炭、陽床、陰床、脫氣、精氣、精陽床、混床、紫外殺菌器、精過濾器。可將水中許多雜質除掉。這三種設備除鈣鎂離子所採用的還是葯物軟化法，其中都用到離子交換樹脂。
二是加熱法。將水煮沸，並多煮一會時間，可將鈣鎂離子轉化為鍋垢除掉，硬水在一定程度上得到軟化。
日常生活中，我們也有簡單辦法除垢。保溫瓶中倒入4%~5%鹽酸可將瓶內水垢除去。水壺除垢的方法，我們了解了以下幾種：①小心將水壺燒到剛剛乾涸後，立即浸入涼水，水垢會因受熱不均脫落。②在水壺中加入食醋，在火上燒至溫熱也可除水垢。③新水壺中裝半壺山芋，加滿水煮熟，緝礎光飛叱讀癸嫂含譏不要摩擦內壁，以後使用就不會有垢了。舊水壺用上述方法做一至二次，不僅可以除垢，以後燒水也不會產生水垢。④在水壺中加一撮小蘇打，將水燒沸幾分鍾，可以除垢。⑤水壺中裝一些土豆，加適量水燒沸10分鍾。⑥用水壺煮幾次雞蛋。⑦在壺中放一塊潔凈的口罩燒水，水垢只沉積在口罩上，水壺上不形成水垢。⑧在壺中放一塊磁鐵燒水，不產生水垢。