离子交换法库仑力

A. 离子液体是怎么制备的 什么叫离子液体

【离子液体的制备】
1、常规合成法：离子液体常规合成法主要包括一步法和两步法。
（1）一步法：采用叔胺与卤代烃或酯类物质发生加成反应，或利用叔胺的碱性与酸性发生中和反应而一步生成目标离子液体的方法。可合成胍类离子液体和多种醇胺羧酸盐功能化离子液体。
（2）两步法：两步法的第一步是通过叔胺与卤代烃反应制备出季铵的卤化物；第二步再将卤素离子置换为目标离子液体的阴离子。可用于制备数十种咪唑类离了液体、氮基酸类离子液体、膦类离子液体等。
一步法和两步法是比较普遍的方法，因此具有普适性，但离子液体合成通常需要在加热的条件下完成，而常规的加热搅拌需要较长的时间（几个或几十个小时），因而导致合成离子液体的效率和产率均偏低。
2、外场强化法：外场强化法主要为微波法和超声波法。
（1）微波法：是通过极性分子在快速变化的电磁场中不断改变方向而引起分子的摩擦发热，属于体相加热。微波法加热升温速度较快，可极大地提高反应速率（有些反应只需几分钟），甚至提高产率和纯度。在微波作用下采用“一锅法”可合成了一系列咪唑类离子液体。该方法反应时间短、产率高。
（2）超声波法：超声波借助于超声空化作用能够在液体内部形成局部的高温高压微环境，并且超声波的振动搅拌作用可以极大地提高反应速率，尤其是非均相化学反应。采用超声波作为能量源，可在在密闭体系非溶剂条件下合成了溴化1，3-二烷基咪唑离子液体，合成吡啶类离子液体。该法具有产物收率高、反应速率快、节约能耗的特点，同时，又能减少有机溶剂的使用．降低成本，减少污染。但超声波法工业化应用将面临大功率密度的超声波设备的工业化难题。
3、微反应器法：微反应器法一般是指在一个内部尺寸为几微米到几百微米的小型微反应器内进行的反应。微反应器不但具有所需空间小、质量和能量消耗少以及反应时间短的优点，而且能够显著提高产物的产率与选择性以及传质传热效率。微反应器法所达到的效果比传统的间歇反应器法高20倍。
【离子液体】或称离子性液体，是指全部由离子组成的液体，如高温下的KCI，KOH呈液体状态，此时它们就是离子液体。在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体、室温熔融盐（室温离子液体常伴有氢键的存在，定义为室温熔融盐有点勉强）、有机离子液体等，目前尚无统一的名称，但倾向于简称离子液体。在离子化合物中，阴阳离子之间的作用力为库仑力，其大小与阴阳离子的电荷数量及半径有关，离子半径越大，它们之间的作用力越小，这种离子化合物的熔点就越低。某些离子化合物的阴阳离子体积很大，结构松散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温。

B. 海水变淡水的简单方法

1、蒸馏法。将海水加热，使其中的水变成蒸汽，再让蒸汽冷凝下来。由于海水中所溶的盐类不会随着蒸汽出来，因此得到的水就是几近纯水的蒸馏水。然而，无论是加热还是冷凝，都需耗费能源。每蒸发1克水就需要2.3千焦的能量。所以这种方法救急可以，却不是一个长久之计。
2、离子交换法。溶解在水中的盐分，都是以阳离子和阴离子的形式存在。如果有一种东西可以把这些离子移走，那么水也就得到纯化了。离子交换树脂就具有这样的能力。离子交换树脂是一种具有网状结构的不溶于水的高分子材料。它犹如一棵大树，上面有很多树枝，每个树枝上都有一个口袋。当海水通过的时候，阳离子会把阳离子交换树脂“口袋”中的氢离子交换出来，阴离子会把阴离子交换树脂“口袋”里的氢氧根离子交换出来，而氢离子和氢氧根离子相遇就变成了水。不过，离子交换树脂在使用了一段时间后会达到饱和状态，怎样使离子交换树脂可以持续使用呢？由于离子交换是可逆的，因此可以分别用酸和碱进行反交换来更新，这样就能使离子交换树脂可以反复使用了。但离子交换法处理能力有限，并需要大量的酸和碱来使树脂“再生”，如果大量用于海水淡化，成本太高，因此目前这种技术主要应用在水的进一步纯化方面。

C. 如何去掉水中钙离子，镁离子

1、煮沸法

由于碳酸钙不溶，碳酸镁微溶，所以碳酸镁在进一步加热的条件下还可以与水反应生成更难溶的氢氧化镁。由此可见水垢的主要成分为碳酸钙和氢氧化镁。

2、石灰——纯碱法 (工业用)

在这种方法中，暂时硬度加入石灰就可以完全消除，HCO3-都被转化成CO32-。而镁的永久硬度在石灰的作用下会转化为等物质的量的钙的硬度，最后被去除。反应过程中，镁都是以氢氧化镁的形式沉淀，而钙都是以碳酸钙的形式沉淀。

3、离子交换法

这种方法中用到的离子交换剂，有无机和有机两种。无机离子交换剂，如沸石等；有机离子交换剂包括：碳质离子交换剂——磺化酶，阴阳离子交换树脂等。而且一般的离子交换剂在失效后还可以再生。

(3)离子交换法库仑力扩展阅读：

钙离子的检验

焰色反应:若某物质的焰色为砖红色，则该物质含Ca2+

1、取一铂丝用稀盐酸酸洗后灼烧,反复多次,直至火焰变为无色.

2、将钙产品放在碾钵中用,玻璃棒碾成粉末.

3、用铂丝分别蘸一些粉末放置酒精灯上灼烧,观察火焰的颜色.

水中钙离子的测定

测定钙、镁离子的可靠方法为重量法，这种方法手续繁琐，分析速度慢，目前常用的方法是EDTA络合滴定法，EDTA络合滴定法适用于工业循环冷却水中钙含量在2-200mg/l，镁含量在2-200 mg/l的测定，也适用于其他工业用水及生活用水中钙、镁离子含量的测定。

D. 水处理石英砂滤料是如何过滤的

石英砂在水处理方面起到越来越重要的作用，去除悬浮物起到过滤作用，就像水版经过砂石渗透到地权下一样，将水中的那些悬浮物阻拦下来，主要针对那些细微的悬浮物。 1．用于要求出水浊度≤5mg/L能符合饮用水质标准的工业用水、生活用水及市政给水系统； 2．工业污水中的悬浮物、固体物的去除； 3．可用作离子交换法软化、除盐系统中的预处理设备，对水质要求不高的工业给水的粗过滤设备；以及用在游泳池循环处理系统、冷却循环水净化系统等。

E. 超滤膜能除去硬水中的钙、镁离子吗

超滤膜
超滤膜是非对称性膜，其表面活性层有孔径10-9-2×10-8m的微孔，能够截留相对分子量为500以上的大分子和胶体微粒，所用压差为0.1-0.5MPa。而海德能ESPABMAX膜对大分子的截留机理主要是筛分作用。而对金属离子基本全部通过，所以无过滤作用。
由于水源污染以及二次污染相当严重，用普通的过滤介质难以实现生活饮用水深度净化效果。膜净化技术采用高精度纯物理的过滤原理，不添加任何化学物质，依靠膜表面密布的微孔进行筛分，从而截留有害物质，从而实现过滤净化、纯化的效果。
超滤膜一般孔径都在0.1-0.01um，截留的分子量做1000-30万之间。而钙镁离子的直径、分子量都要远远小于该数值，钙镁可以通过膜的膜孔，所以超滤膜不能去除钙镁。
如何去除硬水中的钙、镁离子？
去除硬水中的钙、镁离子的方法有很多种，比较有效的方法有两种，一种是离子交换法，另一种是膜分离法。
离子交换法：
离子交换法，主要是使用离子交换树脂中的软化树脂，软化树脂能够有效的去除硬水中的钙、镁离子，是目前使用最多且最有效的方法，而软化树脂根据用途分为食品级软化树脂和工业级软化树脂，如果需要清除水中的钙、镁离子，建议使用软化树脂。
膜分离法：
可以使用纳滤膜或者是反渗透膜去除钙、镁离子，去除效果非常明显，且处理后的水使用范围非常广泛，但是纳滤膜、反渗透膜对进水压力、进水水质等有较高的要求，而且价格、运行成本都比较高，一般不会使用这种方法进行硬水软化。
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F. 如何用经济有效的办法去除水中的钙镁离子，使水软化。现水中硬度是钙镁离子总含量320mg/l.急需指点。

硬水经过处理后可以转化为软水。下面介绍硬水软化的三种主要方法：

1. 煮沸法（只适用于暂时硬水）

煮沸暂时硬水时的反应：

Ca(HCO3)2 =CaCO3 ↓+H2O+CO2↑

Mg(HCO3)2 =MgCO3↓ +H2O+CO2↑

由于CaCO3不溶，MgCO3 微溶，所以碳酸镁在进一步加热的条件下还可以与水反应生成更难溶的氢氧化镁：

MgCO3 +H2O = Mg(OH)2 ↓+CO2↑

由此可见水垢的主要成分为CaCO3和Mg(OH)2

2. 石灰——纯碱法 (工业用)

在这种方法中，暂时硬度加入石灰就可以完全消除，HCO3-都被转化成CO32-。而镁的永久硬度在石灰的作用下会转化为等物质的量的钙的硬度，最后被去除。反应过程中，镁都是以氢氧化镁的形式沉淀，而钙都是以碳酸钙的形式沉淀。

Ca2+(aq) --石灰-苏打法--> CaCO3(s)

Mg2+(aq)--石灰-苏打法--> Mg(OH)2(s)

3. 离子交换法

这种方法中用到的离子交换剂，有无机和有机两种。无机离子交换剂，如沸石等；有机离子交换剂包括：碳质离子交换剂——磺化酶，阴阳离子交换树脂等。而且一般的离子交换剂在失效后还可以再生

G. 自来水中碳酸钙超标如何软化

一是药物软化。可利用高中课本上提到的石灰苏打法、磷酸钠法等。这类方法可以将钙镁离子沉淀除去。磺化煤可将水中Ca2+、Mg2+与Na+交换来达到软化的目的；当磺化煤使用一段时间后会失去软化能力，可将其放置在8%~10%的食盐水中浸泡以恢复软化能力。在日常生活中：如洗面时，可在水中加半杯牛奶或一撮食盐，在一定程度上除去钙镁离子。
硬水软化的设备也有很多，我们在调查中只见到了三种。第一种是软化机；其设备中有一种树脂，它是一种多孔、不可溶性交换材料，里面含有千万颗细小塑料球珠。当水经过这些球珠时，钙镁离子就可以被除掉。第二种是纯净水机；水经过多介质过滤器、活性碳精过滤器、超滤膜、臭氧等工序处理后可得纯净水。第三种为离子交换设备；让水通过多介质过滤器、活性炭、阳床、阴床、脱气、精气、精阳床、混床、紫外杀菌器、精过滤器。可将水中许多杂质除掉。这三种设备除钙镁离子所采用的还是药物软化法，其中都用到离子交换树脂。
二是加热法。将水煮沸，并多煮一会时间，可将钙镁离子转化为锅垢除掉，硬水在一定程度上得到软化。
日常生活中，我们也有简单办法除垢。保温瓶中倒入4%~5%盐酸可将瓶内水垢除去。水壶除垢的方法，我们了解了以下几种：①小心将水壶烧到刚刚干涸后，立即浸入凉水，水垢会因受热不均脱落。②在水壶中加入食醋，在火上烧至温热也可除水垢。③新水壶中装半壶山芋，加满水煮熟，缉础光飞叱读癸嫂含讥不要摩擦内壁，以后使用就不会有垢了。旧水壶用上述方法做一至二次，不仅可以除垢，以后烧水也不会产生水垢。④在水壶中加一撮小苏打，将水烧沸几分钟，可以除垢。⑤水壶中装一些土豆，加适量水烧沸10分钟。⑥用水壶煮几次鸡蛋。⑦在壶中放一块洁净的口罩烧水，水垢只沉积在口罩上，水壶上不形成水垢。⑧在壶中放一块磁铁烧水，不产生水垢。