離子交換樹脂流程圖

⑴ 這張圖片是用韓文寫的關於離子交換樹脂吸附錸的流程圖，請翻譯為中文，謝謝

開始
s101 過濾 階段
s103 抽取洗脫 階段
s105 蒸發濃縮 階段 洗脫液回收階段
s107 提煉階段
s109 乾燥階段
終了

⑵ 工業純水機的工作原理

本純水系統設計結合化工行業用純水的要求，制定出標准型適合在本行業使用的純水系統。以下對系統的介紹：
離子交換純水系統
本系統設計採用多介質過濾器、活性炭過濾器作及保安過濾器作為前級處理，有效除去原水中的懸浮物、泥砂、微粒、有機硅膠體、有機物、異味、余氯等雜質，使經過離子交換處理後的水質符合工業生產要求。在經過後端進行精處理系統（混床系統），使其產水水質滿足生產用水的要求。離子交換設備-離子交換技術有相當長的歷史，某些天然物質如泡沸石和用煤經過磺化製得的磺化煤都可用作離子交換劑。但是，隨著現代有機合成工業技術的迅速發展，研究製成了許多種性能優良的離子交換樹脂，並開發了多種新的應用方法，離子交換技術迅速發展，在許多行業特別是高新科技產業和科研領域中廣泛應用。國內外生產的樹脂品種達數百種，年產量數十萬噸。
工業超純水設備原理描述
離子交換是一種特殊的固體吸附過程，它是由離子交換劑的電解質溶液中進行的。一般的離子交換劑是一種不溶於水的固體顆粒狀物質，即離子交換樹脂。它能夠從電解質溶液中吸取某種陽離子或者陰離子，而把自身所含的另外一種帶相同電荷符號的離子等量地換出來，並釋放到溶液中去，這就是所謂的離子交換。按照所交換離子的種類，離子交換劑可分為陽離子交換劑和陰離子交換劑兩大類。
離子交換的基本工作原理是
1、首先電解質離子（鈣、鎂、鐵、鈉等離子）穿過液膜進入樹脂表面；
2、離子進入樹脂內部；
3、離子交換；
4、H離子或OH根離子向樹脂外部擴散；
5、H離子或OH根離子進入水中形成H2O。雙床又稱復床，復床是用陽、陰兩種不同的離子交換的交換器的串聯方式，如強酸性陽離子交換樹脂和強鹼性陰離子交換樹脂串聯的方式。這種陽床和陰床串聯組成的設備稱為復床，水先經過陽床除去帶正電的離子（如Ca2+、Mg2+、K+、Na+），並且置換出H+離子到水中；然後除去水中的陰性離子（如SO2-4、Cl-、HCO- 3），並且置換出OH-離子到水中。同時，H+離子和OH-離子結合形成水H2O，從而達到去離子的作用。
混床工作原理
在同一個交換器中，將陰、陽離子交換樹脂按照一定的體積比例進行填裝，在均勻混合狀態下，進行陰、陽離子交換，從而除去水中的鹽分，稱為混合床除鹽處理。混合床的陰、陽離子交換樹脂在交換過程中，由於是處於均勻混合狀態，交錯排列，互相接觸，可以看作是由許許多多的陰、陽離子交換樹脂而組成的多級式復床，可相當於1000～2000級。因為是均勻混合，所以，陰、陽離子的交換反應幾乎是同時進行的，所產生的H+和OH-隨即合成H2O，交換反應進行得很徹底，出水水質高。
系統結構流程前處理設備（多介質過濾設備、活性炭過濾設備）+離子交換設備=純水
應用范圍
發電廠、熱電廠.給水循環冷卻（凝結）.水化工、石化工藝用水.化工反應冷卻用水
預處理
包括砂濾、多介質過濾、軟化、加氯、調節pH、活性碳過濾、脫氣等。過濾可除去 1～20微米大小的顆粒，軟化和調節pH可防止反滲透膜結垢，加氯是殺菌。活性碳過濾是除去有機物和自由氯，脫氣是清除溶於水中的CO2等。
脫鹽
包括電滲析、反滲透、離子交換。電滲析的原理是在外加直流電場作用下利用陽離子和陰離子交換膜對離子選擇性透過，脫鹽率可達95%以上。反滲透是滲透現象的逆過程，在濃溶液上加壓力，使溶劑從濃溶液一側通過半透膜向稀溶液一側反向滲透，脫鹽可達98%，並能除去99%的細菌顆粒和溶解在水中的有機物。離子交換的原理是當水通過陽離子交換樹脂時，水中的陽離子被陽離子交換樹脂吸附，樹脂上可交換的陽離子如H離子被置換到水中，並和水中的陰離子結合成相應的無機酸，如 超純水這種含有無機酸的水，當下一步通過陰離子交換樹脂層時，水中的陰離子被陰離子交換樹脂吸附。樹脂上可交換的陰離子如OH離子被置換到水中，並與水中的H離子結合成水，即 超純水 。

精處理
包括紫外線殺菌、終端膜過濾和超濾。紫外線殺菌是因生物體的核酸吸收紫外線光的能量而改變核酸自身結構，破壞核酸功能而使細菌死亡。殺菌最強的光譜波長為2600埃。各種膜過濾能除掉直徑大於 0.2微米的顆粒，但對於清除有機物則不如反滲透和超濾有效。超濾是把各種選擇性的分子分離。在超濾過程中，水在壓力下流過一個卷式或中空纖維膜棒。膜孔徑在10～200埃范圍內，薄膜厚度為0.1～0.5微米，附在一個中孔的纖維棒內壁上，超濾能除去細菌和0.05微米的粒子。

⑶ 離子交換樹脂工作工藝流程圖

工作流程主要包括：工作(有時叫做產水，下同)、反洗、吸鹽(再生)、慢沖洗(置換)、快沖洗五個過程。不同軟化水設備的所有工序非常接近，只是由於實際工藝的不同或控制的需要，可能會有一些附加的流程。任何以鈉離子交換為基礎的軟化水設備都是在這五個流程的基礎上發展來的.

⑷ 闄ょ洂姘村伐鑹烘祦紼嬪浘

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⑸ 如何除去飲用水中雜質

~一、水的來源及含雜質情況
水對很多物質都有良好的溶解能力，這就造成水中容易混入雜質的缺點。
從自然界得到的水中往往含有許多雜質，這些雜質或者溶解或者懸浮在水中。懸浮在水中的無機物包括少量砂土和煤灰；有機懸浮物包括有機物的殘渣及各種微生物。溶解在水中的氣體包括來自空氣中的氧氣、二氧化碳、氮氣和工業排放的氣體污染物如氨、硫氧化物、氮氧化物、硫化氫、氯氣等；溶解在水中的無機鹽類主要有碳酸鈣、碳酸氫鈣、硫酸鈣、氯化鈣以及相應的鎂鹽、鈉鹽、鉀鹽、鐵鹽、錳鹽和其他金屬離子的鹽，溶解的有機物，主要是動植物分解的產物。
由於天然水的來源不同，其中溶解的雜質也不盡相同。下面分別加以介紹。
(1)雨水 雨水是天空中水蒸氣凝聚而成，總的來說雨水中含雜質較少，是含鈣、鎂離子較少的軟水。但也溶解有一部分來自空氣的少量氧氣、二氧化碳和十定量的塵埃。還可能含有由雷電作用產生的含氮化合物。在城市上空受工業廢氣污染可能含有二氧化硫，這種雨水有酸性，俗稱酸雨，有較強的腐蝕性。
(2)江河水 河流是降水經過地面流動匯集而成的。它在發源地可能受高山冰雪或冰川的補給，沿途可能與地下水相互交流。由於江河流域面積十分廣闊，又是敞開流動的水體，所以江河水的水質成分與地區和氣候條件關系密切i而且受生物活動尋口人類社會活動的影響最大。
(3)湖泊水 湖泊是由河流及地下水補給而在低窪地帶形成的。湖泊的水質與它來源的水質有一定關系，但又不完全相同。日照及蒸發的強度也強烈影響湖泊的水質。如果蒸發強烈水中溶解物濃度就會逐漸增加，特別是水中含有的硝酸鹽、磷酸鹽的濃度增加時，會帶來水質富營養化的傾向，造成水生植物過度生長，水中含氧量降低，會使水腐敗變質。
(4)地下水 地下水是降水或地表水經過土壤地層滲流而形成的。十般地下水經過土壤地層的過濾，所含懸浮雜質較少，常為清澈透明；受地面污染蠖少因而含有機，物及細菌相對較少；但一般溶解的無機鹽含量較高，硬度和含礦物質高；有的地區地下水含可溶性二價鐵鹽異常高，由於二價鐵離子不穩定易氧化成三價鐵離子並生成不溶性三價鐵鹽或氫氧化鐵沉澱，所以在利用這種地下水之前，需要經過曝氣處理以分離去除所含的鐵離子。
(5)自來水 經過水廠處理得到的自來水，應該達到適合飲用水的標准，但其中仍有少量雜質。
表5—4 天然水中的雜質

來源
懸浮物
膠體
氣體
非離子固體
陽離子
陰離子

從礦物，土壤和岩石中來的
粘土、砂礫、
其他無機的土壤污物
粘土
SiO2
Fe2O3
Al2O2
MnO2

CO2

Ca2+、Mg2+
Na+、K+
Fe2+、Mn2+
Zn2+、Cu2+

HCO3-、Cl-
SO42-、NO3-
CO32-、HSiO3-
H2BO3-、HPO42-
H2PO4-、OH-、F-

從大氣中來

NH3、N2、
O2、CO2、
SO2

HCO3-、
SO42-

從有機物分解現時來

有機污物、有機廢水

蔬菜的色素物質，有機廢水

O2、NH3
CO2、N2
H2S、CH4
H2
蔬菜色素物質，有機廢水

Na+
NH4+
H+

Cl-
HCO3-
NO2-、NO3-
OH-、HS-
其他有機陰離子

活的微生物
魚、藻、微生物、硅藻
細菌、藻類、病毒、硅藻

從表5—4可看出，天然水中雜質主要分為兩大類，即懸浮雜質和溶解雜質。懸浮雜質包括懸浮物和膠體；溶解雜質包括氣體』、司巨電解質和電解質固．體，其中電解質雜質以離子狀態存
在於水中。天然水中雜質來自於四個方面：即從礦物、土壤和岩石中溶入的；從空氣中帶入的；有機物分解帶人的和活的微生物產生的。
二、雜質對水質的不良影響
1．水中溶解的氣體
水中熔解的氣體主要有氮氣、氧氣、二氧化碳、氨二氧化硫和硫化氫等。對水質影響較大的氧氣、二氧化碳、氨、二氧化硫和硫化氫；
(1)氧氣 水中溶解的氧氣常是造成工業生產中鍋爐等金屬設備腐蝕的原因d：溶解氧不僅可以引起金屬的化學腐蝕，而且由於水中氧濃度分布不均勻還會導致危害更大的電化學腐蝕。水中氧濃度分布不均的區域稱為氧濃差區域l氧濃度較高的區域稱為高氧區廣氧濃度較低的區域稱為貧氧區；由於氧濃度的不伺在金屬表面形成濃差電池發生電化學腐蝕時i牛富氧區是腐蝕電池的陰極，貧氧區是電池的陽極；由於氣體在水中擴散十分緩、慢十因此水的深度不同會產生氧濃差。離水面較深的區域，一旦氧氣被消耗不能及時得到補充成為貧氧區，而在水面附近與空氣接觸、易溶入氧氣形成富氧區；而在攪動邢流動的水中雖然象水的流動，氧的濃度比較均勻卜但在水中某些部位廠水流動受阻，會成為水的滯流區，因此也會形成貧氧區和濃度差而造成電化學腐蝕。
在化工生產的動力鍋爐用水中士溶解氧濃度是一項重要監測指標，鍋爐水中微量溶解氧存在時會使鋼鐵表面鈍化膜破裂而導致嚴重的點蝕或局部腐蝕主因此必須除去水中；的溶解氧，而且鍋爐壓力越高，÷允許殘留在水中的氧濃度就越低。通常的作法是先用蒸氣加熱的方法脫 氧再加入聯氨；亞硫酸鈉之類的還原劑：與氧反應使氧濃度進扒步下降，當含氧量小於0.005mg/L時，一般不會引起鍋爐腐蝕。
(2)二氧化碳 溶於水中二氧化碳一方面對水的pH值產生影響，含CO2多的水顯酸性，會導致金屬設備的腐蝕，為此工業生產中在水中加入環己胺或嗎福啉等揮發性鹼來調節水的pH值以防止二氧化碳腐蝕。
另一方面在水溶液中二氧化碳、碳酸氫根和碳酸根離子濃度之間存在一個平衡關系：溶於水的二氧化碳(H2CO：)在水中發生兩級電離，
一級電離為：
一級電離平衡常數 (5—2)
二級電離為：
二級電離平衡常數 (5—3)
計算表明，當pH<8.3即氫離子濃度cH+＝4.7X10-9mol/L時，溶液中主要以H2CO3，和HCOi-3離子形式存在，COi2-3離子濃度低。而水中COi—離子和Ca2+離子濃度過高是造成水垢產生的原因，因此要把水溶液控制在一個近中性(pH＝7)的合適范圍，既不引起金屬腐蝕，也防止碳酸鹽水垢的產生。
(3)氨氣 氨氣是易溶於水的鹼性物質，通常水中含氨量很少，不會對水質造成影響，但是當水中含蛋白質等含氮有機物較高時，在微生物作用下可分解產生氨。氨在潮濕空氣中或含氧水中會引起銅和銅合金腐蝕。氨與銅離子能形成穩定絡合物而降低了銅的氧化還原電極電位使銅易被氧化腐蝕，導致銅質工業設備損壞。
(4)硫化氫和二氧化硫 溶於水中的二氧化硫和硫化氫都使水顯酸性，其中硫化氫的危害更大些，這是因為硫離子有強烈的促進金屬腐蝕的作用。工業生產設備中與水接觸的碳鋼表面出現「鼓泡」等腐蝕現象，主要是硫化氫作用的結果。硫化氫有強還原性，會與水中的氧化性殺菌劑或鉻酸鹽等強氧化性緩蝕劑反應而使它們失效。另外許多金屬硫化物在水中溶解度很低，所以硫化氫是一種金屬離子沉澱劑，會使含鋅等金屬離子緩蝕劑形成硫化物沉澱而失效。因此要盡力減少水中硫化氫的含量。
2。水中溶解的無機鹽類
(1)無機鹽在水中的溶解性規律 無機鹽在水中溶解度受溫度影響的變化規律分為三類：絕大多數鹽的溶解度都是隨溫度升高而增加的；有些鹽溶解度受溫度變化的影響不顯著(如食鹽)；也有些鹽類溶解度是隨溫度升高而下降的，屬於這一類的有碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂等微溶和難溶鹽，因此在受熱過程中，這些鹽特別容易形成水垢。
(2)溶鹽含量的表示方法 常用mg/L(ppm)表示溶解鹽(或離子)的含量。如lm水中含有鈣離子40g相當於40mg/L(Ca2+)，有時用mg/L(CaC03)表示，即摺合成每升水中含碳酸鈣多少毫克。由於Ca的相對原子質量為40，而CaCO3的相對分子質量為100，所以40mg/L(Ca2+)相當於100mg/L(CaC03)。目前通常用mg/L(CaC03)作為水硬度的單位， lmg/L(CaC02)叫1度。
(3)總溶固含量和電導率 總溶固含量(TDS)是水質控制的第一個重要指標。溶於水的總固體物質包括鹽類和可溶性有機物，但後者在水中含量一般很低：實際上總溶固量就是水中溶解鹽的數量，根據水中的總溶固量的不同而將水質分為淡水、鹹水、高鹽水三類。
測定水中總固含量需把水蒸至干，很費時間。由於水中溶解的鹽有導電能力，含鹽量高導電力強，因此直接測定溶液的導電率即可換算出總溶固含量。電導率是一定體積溶液的電導，是溶液電阻率的倒數。對於同一類型淡水，在pH＝5～9范圍，電導率是與總溶固含量大 致成線性關系。電導率測定通常在25℃恆溫下進行，溫度變化l℃，電導率可有2％變化量鍋爐壓力越高，要求控制電導率越低，即總溶固含量越低。
(4)鈣鎂離子與硬度 一般從自然界得到的水都溶有一定的可溶性鈣鹽和鎂鹽，這種含可溶性鈣鹽、鎂鹽較多的水稱為硬水。又根據鈣鹽、鎂鹽具體種類的不同，又分為暫時硬水和永久硬水。含有碳酸氫鈣和碳酸氫鎂的硬水在煮沸過程中會變成碳酸鹽沉澱析出，所 以把這種硬水叫做暫時硬水；而把含鈣、鎂的硫酸鹽、氯化物的硬水稱為永久硬水，因為它們在煮沸時也不會析出。而把含鈣、鎂離子少的水稱為軟水。
水中含鈣；鎂離子這種雜質時對洗滌危害是較大的。鈣、鎂離子會使肥皂和一些合成洗滌劑的洗滌效力大為降低。肥皂中含有的高碳脂肪酸根(如硬脂肪酸根)會與鈣、鎂離子生成不溶性的硬脂酸鈣(俗稱鈣皂)或硬脂酸鎂，而使肥皂失去洗滌去污的作用。同時生成的鈣皂沉澱物會牢固地附著在洗滌對象的表面，不易去除，嚴重影響洗滌質量：
2C17H35COONa+Ca2+=====(C17H35COO)2Ca↓+2Na+
同樣，合成洗滌劑、烷基苯磺酸鈉雖有一定的耐硬水能力，但也會與鈣、鎂離子發生反應：

原來十二烷基苯磺酸鈉是易溶於水的，當形成十二烷基苯磺酸鈣之後則不易溶於水，只能在一定程度上分散在水中。因此洗滌時最好使用含鈣、鎂離子少的軟水。
水的硬度是反映水中含鈣、鎂鹽特性的一種質量指標。把水中含有的碳酸氫鈣、碳酸氫鎂的量叫碳酸鹽硬度。由於將水煮沸時，這些鹽可分解成碳酸鹽沉澱析出，故又稱之為暫時硬度。把水中含有的鈣、鎂硫酸鹽及氯化物的量叫非碳酸鹽硬度，因為用煮沸方法不能除掉這些鹽，故又稱為永久硬度。把上述兩類硬度的總和稱為總硬度。
世界各國雖都規定有自己的硬度單位標准，但通常把一百萬份水中含一份碳酸鈣作為硬度單位(即lkg水中含有lmg碳酸鈣)。
水的硬度與水質的關系如表5—5所示。
表5-5 水的硬度分級

水質
硬度/(CaCO3mg/kg)

水技
硬度/(CaCO3mg/kg

很軟的水
軟水
較軟的水
0～40
40～80
80～120

較硬功夫的水
硬水
很硬的水
120～180
180～300
300以上

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硬水對肥皂的洗滌性能影響很大。有實驗結果表明，用硬脂酸鈉製成的肥皂，以硬度為、100的水配成質量分數為0.2％的溶液時，大約有1/4的硬脂酸鈉轉變成沒有滌滌作用硬脂酸鈣，而且它們會沾附在洗滌對象表面造成污染。假如用硬度為200的水配製上述溶液時，肥皂的起泡性和洗滌效果都受到很大影響，甚至用眼看，手摸都能感覺到鈣皂沉澱的存在。
硬水不僅不適合做洗滌用水，也不適合作鍋爐用水，它容易產生水垢，使鍋爐熱效率降低，甚至引起鍋爐爆炸。因此必須把硬水進行軟化處理。
(5)鐵離子的危害 水中含鐵量過高時，飲用時有發腥發澀的感覺，用於洗滌衣物和瓷器會染上黃色。水牛鐵離子包括Fe2+、Fe3+兩種形式。由於Fe(OH)3溶度積很小，所以在中性水中Fe3+都是以膠體狀態的氫氧化鐵形式懸浮於水中，會相互作用凝聚沉積在鍋爐房金屬表面形成難以去除的銹垢，並弓[發金屬進一步腐蝕。而溶在水中的FeZ+的危害作用在於它是水中鐵細菌的營養源，Fe2+含量過多會引起鐵細菌的滋生。Fe2+與磷酸根離子結合形成的磷酸亞鐵是粘著性很強的污垢。而且Fe2+能在碳酸鈣過飽和溶液中起到晶核作用，能加快碳酸鈣沉澱的結晶速度。因此在水中要嚴格控制含鐵量。
(6)銅離子的危害 雖然銅離子在水中含量一般不高，但它對金屬腐蝕有明顯影響。由於銅離子易被鐵、鋅、鋁等活潑金屬還原成金屬銅，而在金屬表面形成以銅為陰極的微電池，引發金屬電化學腐蝕，造成金屬的點蝕而穿孔，因此要嚴格控制水中含銅量。
(7)水中的陰離子與鹼度 水中含有的陰離子有OH-、C02-、PO3-4、Si02-3、C1-和SO24離子等，其中能引起金屬腐蝕是通常在水中含量較高的C1-離子。研究表明，C1-離子雖然並沒有直接參加電極反應，但能明顯加速腐蝕速度，這可能是與C1-離子容易變形發生離子極化，極化後的Cl-離子具有較高極性和穿透性有關。由於它的高極性和穿透性使Cl-離子易於吸附在金屬表面，並滲入到金屬表面氧化膜保護層內部，造成破壞而導致腐蝕發生。
鹼度是指水中能與H+發生反應的物質總量。水中能與H+發生反應的物質包括OH-、CO2-3、HCO-3、HP02-4、H2PO-4、HSi0-3等陰離子和NH3，測量鹼度時，加入酚酞指示劑，用強酸滴定到紅色褪去所消耗酸的數量叫酚酞鹼度。加入甲基橙指示劑用強酸滴定至溶液顯紅色所消耗的酸的總量叫甲基橙鹼度或總鹼度。甲基橙鹼度總是大於酚酞鹼度的。根據兩者的關系可判斷水中OH-、C02-3、HCO-3離子的相對含量。
滴至酚酞變色發生的反應是：
而進一步滴定至甲基橙變色發生的反應是：
由於將C02-3滴定至HCO-3，與將HCO-3滴定至H2CO3所消耗的酸量相等，而OH-與HC0-3不能同時共存於溶液，因此當酚酞鹼度等於甲基橙鹼度時，說明溶液中只有OH-，沒有HC0-3、CO2-3離子，當甲基橙鹼度等於酚酞鹼度二倍時，說明溶液中只有C02-3離子。而當甲基橙鹼度小於酚酞鹼度二倍時，說明溶液中有OH-、C02-3，沒有HCO-3(因為OH-與HCO-3不能同時存在於同一溶液中)。
由於OH-、C02-3、HC0-3離子與鈣鎂離子一樣都是成垢離子的來源，為了防止結垢就必須控制溶液的硬度和鹼度。因此鹼度也是水質控制的重要指標。
3．水中其他雜質的危害
(1)油污 水中含有油污，一方面它會粘附在金屬表面上影響金屬的傳熱效率，還會阻止緩蝕劑與金屬表面充分接觸，使金屬不能受到很好的保護而腐蝕。還會對水中各種污垢起粘結劑作用加速污垢的形成和聚積。油污還是微生物的營養源會加快微生物的滋生和形成微生物粘泥，因此水中含油量必須嚴格控制。
(2)二氧化硅 水中溶解少量以硅酸或可溶性硅酸鹽形式存在的二氧化硅對金屬的腐蝕有一定的緩蝕作用。但含量過高時會形成鈣鎂的硅酸鹽水垢或二氧化硅水垢。這種水垢熱阻大、難以去除對鍋爐危害特別大，因此要嚴格加以控制。
三、水的凈化與純化
1．硬水軟化
把硬水轉變成軟水的過程叫硬水軟化。軟化硬水的方法較多，有加熱法、化學沉澱法和離子交換法。目前廣泛採用的是離子交換法，即用離子交換劑來軟化硬水的方法。過去曾用過磺化煤、泡沸石來軟化硬水，目前普遍使用的離子交換劑是高分子離子交換樹月旨，它是有交換離子能力的高分子化合物。它是由不溶於水的交換劑本體及能在水中解離的活性交換基團兩個基本部分組成。根據可交換的離子是陽離子或陰離子而分別稱為陌離子交換樹脂和陰離子交換樹脂，如通常使用的苯乙烯型離子交換樹脂，它的交換劑本體是由苯乙烯與部分對苯二乙烯共聚而成的不溶性高聚物。當本體上連有磺酸基(一SO-3Na+)或季銨基[一N+ (CH3)3Cl-]後則分別具有交換陽離子或陰離子的能力。
用離子交換樹脂軟化硬水分為兩步：處理工程和再生工程。
當硬水通過陽離子交換樹脂時，水中的鈣、鎂離子與陽離子交換樹脂上的活性基團鈉離 —B子發生交換並被吸附，使水軟化：
口一(S03Na)2+Ca2+——>口一(SO3)2·Ca+2Na+ (處理工程)
當陽離子交換樹脂上的鈉離子幾乎全部被鈣、鎂離子所交換時就失去了交換離子的能力；必須通過再生恢復它的交換能力。通常使用食鹽為再生劑，再生過程中先用清水洗滌離子交換樹脂，然後通人質量分數為10％的食鹽水浸泡而使離子交換樹脂吸附的鈣、鎂離子解吸下來，然後隨廢液排出。
口一(S03)2Ca+2Na+——>口一(S03Na)2+a2+ (再生工程)
在離子交換過程中，不僅鈣、鎂離子會被交換，水中含有的鐵、錳、鋁等金屬離子也可同舊寸被交換去除。當硬水先後通過陽、陰離子交換樹脂後；水中的電解質陽、陰離子基本均可被去除，這種方法得到的軟水叫去離子水。見圖5—3。
圖5—3 離子交換樹脂軟化硬水示意圖

一般鍋爐中使用的軟水，精密工業清洗領域使用的洗滌及沖洗用水，大都是採用離子交換樹脂法製得的。這種方法簡便、成本低，水中的離子性雜質基本被去除，在許多場合去離子水被用來代替成本較高的蒸餾水使用。
目前中國大型工礦軟化水大都仍採用石灰法。其他軟化方法成本較高只適用於少量水系統。用石灰可以去除水中的二氧化碳和碳酸氫鈣、碳酸氫鎂。
Ca(OH)2+C02====CaCO3↓+H20
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2====2CaCO3↓+2H20
Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2====Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H20
有時為了去除非碳酸鹽硬度(如CaSO+，CaCl。等)要配合加入適量Na2CO汁
CaSO4+Na2C03=CaCO3+Na2S04
MgSO4+Na2CO3+Ca(OH)2====Mg(OH)2+CaCO↓+Na2SO4
2．混凝劑去除懸浮膠體
為了去除水中懸浮粘土和膠體要加入混凝劑。分散很細的粘土膠體，單靠重力沉降很難從水中分離。混凝劑的作用在於通過吸附作用使細小粘土顆粒聚集在一起首先形成直徑在1μm的聚集體，再通過化學粘結、共同沉澱等作用使聚集體進一步聚集成羊毛絨狀的絮狀體。絮狀體在重力作用下可以發生沉降而被去除。
工業上常用的無機混凝劑有硫酸鋁[A12(SO4)·18H20l鋁銨礬[Al2(SO4)·(NH4)2SO4·24H20]孔氯化鋁(A1C13)；—鋁鉀礬[A12(SO4)3·K2SO4· 24H20]三氯化鐵(FeCl3)，綠礬(FeSO4·H20)，硫酸高鐵等。
有機絮凝劑有聚丙烯醯胺等。
無機混凝劑的作用機理是鋁、鐵離子在水中發生水解，形成單核或多核的羥基絡離子：
這些永解產物有混凝作用，它們可以把表面帶負電荷的粘土顆粒的雙電層壓縮，使所節凈負電荷減少。當鋁、鐵離子形成氫氧化鐵或氫氧化鋁等絮狀沉澱物時會把粘土顆粒卷掃攜同沉澱。它們也可以通過吸附架橋作用把粘土顆粒連在一起形成聚集體。
聚丙烯醯胺等有機高分子絮凝劑主要通過架橋作用使粘土顆粒絮凝沉澱，當聚合物分子與膠體粒子接觸時，聚合物分子的一些基團吸附到膠體粒子表面，而聚合物分子的剩餘部分仍留在溶液中。一個聚合物分子有多個位置可與膠體粒子發生吸附，當聚合物分子同時與多個膠體粒子發生吸附作用時就會發生架橋作用，把膠體粒子聚集在一起，並在重力作用下形成沉澱，如圖5—4所示。
經過混凝處理之後的水再通過細砂、活性炭組成的過濾池就可把水中懸浮顆粒基本去除。
3．純水和超純水
由於現代工業技術的發展，對水質提出日益嚴格的要求，因而直接採用批水作原料、工藝用水或生產過程用水的部門逐漸增多，製造純水的技術也相應得到迅速發展。
所謂純水並非指化學純的水，而是指在千定程度上去除了各種雜質的水。用離子交換法主要去除的是水的硬度(Ca2+、Mg2+)，而並沒有把水中包括非硬度鹽在內的所有強電解質者陸除，而且水中還存在硅酸等弱電解質以及氣體、膠體、有機物、細菌等雜質，根據這些雜質的去除程度把純水又分為除鹽水、純水和超純水幾個等級。
按生產工藝的實際需要，許多部門都提出了對純水的。要求。如在醫葯、精．製糖、高級紙製造、合成纖維、電影膠片、電子工業、高壓鍋爐用水以及其他部門都要求使用除鹽水或純水。而在超高壓鍋爐、高絕緣材料、精密電子元件、原子能工業等則要求使用超純水。在精密工業清洗的許多領域，水中含有微量雜質都會影響製品的精度，如屬於最先進的精密工業的光學儀器、電子機械、半導體元件等領域，洗滌後沖洗用水中存在的微量雜質在乾燥之後會在被洗物表面形成污點或斑跡，這是造成元件表面覆蓋膜會存在氣孔的原因，也是造成其導電性變差，機械性能變壞的原因。電子工業中一些精密元件的製造和清洗都要求使用高純水心口果電子管陰極塗面混入雜質則會影響電子發射；在電視攝像管和電視機熒光屏製造過程中混入微量銅、鐵等金屬就會使畫面變色。在半導體晶體管製造、集成電路蝕刻過程中對水質要求更高。
測量水的純度有多種指標，而電·阻率是通常衡量水純度的重要指標。水的電阻率早與水中含有的離子性雜質多少直接有關的。因為水中溶解的各種鹽都是以離子狀態存在而具有導電能力的。水的導電能力越強<電阻率越低)說胡含有離子性雜質越多，而電阻率越高則說明水越純。理論上不含離子性雜質的純水可達到電阻率的極限為18.3M∏·cm(25℃)。只有經過蒸餾的純水的電阻率才能達到這個標准。讀者可根據表5—6了解各種水的電阻率與所含離子性雜質的關系。
下面列出天然水經處理後其中含鹽量。
除鹽水是指水中包括非硬度鹽類的各種電解質都去除到一定程度的水，其含鹽量在1～5mg/L范圍。
純水又稱深度除鹽水，其中不僅除去了強電解質，而且大部分硅酸和二氧化碳等弱電解質也已除去，含鹽量降至1.0mg兒以下。
超純水要求把水中的氣體、膠體、有機物、…細菌等各種雜質都去除到最低限度，達到工業上可達到的最高純度，此時水中的含鹽量降低到0．tmg／i以下。見表5—?。
表5-7 超純水水質標准(電子工業甲)

項目
ASTM①
SEMI②

項目
ASTM①
SEMI②

電陰率/M∏·cm(25℃)
微粒數/（個/cm3)

細菌數/（個/L）
SiO2（μg/L)
TOC(總有機碳)/(μg/L)
18
2(粒徑<
1μm)
10
75
200
17
1000(粒徑<
0.8μm)
2(菌族)
5(膠體)
75

銅/(μg/L)
氯離子/(μg/L)
鉀郭子/(μg/L)
鈉離子/(μg/L)
鋅/(μg/L)
TDS③/(μg/L)
2
10
2
2
10
10
2
20
1
1
1
15

①ASTM：美國材料試驗標准。
②SEMI：電子材料工業標准。
⑧TDS：可溶性固體總含量·
超純水的製造系統通常由以下幾個步驟組成。
(1)前處理 目的為減少後續處理步驟的負荷，包括凝聚沉澱、精密過濾、活性炭吸附層過濾等步驟，使水中含有的較粗大顆粒雜質得以去除。
(2)離子交換處理 通過離子交換樹脂脫除各種可溶的離子性雜質，為了去除鈣、鎂離子以外的其他非硬度強電解質離子；·有時要增加高性能的離子交換裝置；
(3)超濾膜處理 目的在於去除懸浮在水中的各種微小雜質(包括細菌、有機物殘渣)。
(4)反滲透處理 將超濾膜無法去除的更微小的可溶性雜質(如可溶性蛋白質)加以去除。應詞注意，反滲透處理工藝使用的半透膜耐壓壽命較短+應當盡量減少此種半透膜的負荷：
(5)紫外燈處理 利用紫外線的殺菌作用對水牛微生物進行殺滅。
其整個處理流程如圖5—5所示。
圖5—5 超純水制連流程圖

製造超純水時，應考慮到不銹鋼和玻璃器材雖然耐水腐蝕性很好，但仍會在水中溶解邱微量離子性雜質．，因此製造超純水生產路線的管道以及各種反應容器應該使用對水更加穩定
的氟樹脂和其他塑料來製造。 同時在保存、使用超純水的過程中，會因種種原因使水的純度降低，比如由於靜電弓I力而附著在容器上的污垢落入水中，微量的食鹽或其他電解質溶解到水中，二氧化碳氣體溶解到水中，都會使純水的純度下降導：電性增加，所以在保存過程中要十分小心。
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回答者： ZBG張保國 - 秀才 二級 12-26 08:39
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⑻ 方釷石分析

方釷石(Th、U)O₂是釷(鈾)的氧化礦物，其ThO₂含量為59%～93%，UO₂含量小於11.19%，UO₃含量小於18.88%。此外還可能含有一定量的CeO₂，和少量的Pb、Fe、Sn等元素。

方釷石可溶於HNO₃和H₂SO₄中，也能用Na₂O₂或LiBO₂熔融分解。

71.2.1.1 微量化學分析法

毫克量的帶則單礦物用化學方法測定Th、Pb、全鈾和U⁶⁺。其分析流程見圖71.2。

圖71.2 方釷石微量分析法分析流程圖

試劑

陰離子交換柱27cm×2.2cm，717陰離子交換樹脂，經6mol/LHCl、2mol/LNaOH溶液和水淋洗，使用前用6mol/LHCl平衡。

分析步驟

(1)分析溶液(A)的制備及釷的測定

稱取3mg(精確至0.001mg)試樣，置於鉑坩堝中，用0.2gNa₂O₂在500℃半熔15min，水提取，HCl酸化並製成6mol/LHCl溶液，以6滴/min流速通過交換柱，然後用90mL6mol/LHCl淋洗，淋洗液與流出液用200mL燒杯承接，將溶液加熱蒸發至小體積，轉移至50mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。此即為溶液(A)。

移取10.0mL溶液(A)於50mL燒杯中，加熱蒸發至近干，加2mL6mol/LHCl溶解鹽類，移入50mL容量瓶中，加2mL100g/L抗壞血酸溶液，1mL500g/L酒石酸溶液和4mL1.5g/L釷試劑溶液，用水稀釋至刻度，搖勻。放置20min，用1cm或2cm比色皿，於波長535nm處測量吸光度。

校準曲線20～600μgThO₂。

(2)鉛的測定

移取25.0mL溶液(A)於50mL燒杯中，蒸發至近干。在鹽酸-酒石酸-碘化鉀底液中用極譜法測定。

(3)全鈾的測定

交換柱用70mL0.6mol/LHCl淋洗，流速為10滴/min，流出液收集在100mL燒杯中，蒸發至小體積，移入50mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。移取此溶液5.0～10.0mL於50mL燒杯中，蒸干，加入5.0mL0.5mol/LHCl溶解鹽類，移入50mL容量瓶中，加2mL500g/L酒石酸溶液，2mL100g/L抗壞血酸溶液和2mL2g/L偶氮胂III溶液，用水稀釋至刻度，搖勻。15min後用1cm或2cm比色皿，在波長620nm處測量吸光度。

校準曲線0～60μgU。

(4)六價鈾的測定

稱取1mg(精確至0.001mg)試樣，置於鉑坩堝中，加5mLHF，加蓋後於水浴上加熱30min，放置4h。用水稀釋，用塑料漏斗過濾於另一個鉑坩堝中，用(2+98)HF洗滌沉澱數次，濾液蒸發至干，用1～2mLHCl反復趕HF3次，用20mL6mol/LHCl溶解鹽類後倒入交換柱中，以下步驟同全鈾的測定。測得的鈾即為六價鈾。

全鈾減去六價鈾即為羨橋四價鈾。

71.2.1.2 C1-5208萃淋樹脂分離-電感耦合等離子體發射光譜法

中性膦類樹脂C1-5208萃淋樹脂對釷和鈾的吸附容量大，可與Pb、Si、Ca、Mg、Fe、Al、Mn和Ti等定量分離，用LiBO₂分解試樣，製成3mol/LHNO₃溶液，經C1-5208萃淋樹脂分離後，用電感耦合等離子體發射光譜法測定Th、U、Pb、Fe、Al、Ca、Mg、Ti、Mn和Si。

儀器

電感耦合等離子體發射光譜儀。

試劑

鈾標准溶液ρ(U)=1.00mg/mL。

釷標准溶液ρ(Th)=1.00mg/mL。

其他元素的標准儲備溶液ρ(B)=1.00mg/mL。

離子交換柱(0.8cm×10cm)2gC1-5208萃淋樹脂(60～80目)裝柱，用200mL(1+1)HCl和20mL水淋洗，用3mol/LHNO₃平衡備用。

校準曲線

按表71.2配製校準系列。

表71.2 校準系列

分析步驟

稱取5mg(精確至0.01mg)試樣於鉑坩堝中，加15mgLiBO₂，攪勻。置於高溫爐中，從低溫逐漸升至1000℃熔融。以熔兄行猛融態立即倒入裝有5mL3mol/LHNO₃的小燒杯，置於超聲波水浴中溶解至清亮。將提取液傾入已平衡過的C1-5208萃淋樹脂交換柱中，流出液用25mL容量瓶承接，用15mL3mol/LHNO₃分多次淋洗，用水稀釋至刻度，搖勻。在流出液中用ICP-AES法測定Pb、Si、Fe、Al、Ca、Mg、Mn和Ti共8個元素。

用25mL4mol/LHCl分多次淋洗Th，用50mL容量瓶承接，用水稀釋至刻度，搖勻。ICP-AES法測定Th。

用40mL水淋洗U，用50mL容量瓶承接，加2.5mLHCl，用水稀釋至刻度，搖勻。ICP-AES法測定U。

注意事項

在測定Pb、Si等元素的溶液中還可用原子吸收光譜法測定鉀、鈉。