文档介绍：实验目的熟悉顺流再生固定床运行操作过程;加深对钠离子交换基本理论的理解。实验原理当含有钙离子或镁离子是造成水硬度的主为成分。当含有钙离子或镁离子的水通过装有阳离子交换树脂的交换器时,水中的Ca2+及Mg2+便与树脂中的可交换离子(钠型树脂中的Na+,氢型树脂中的H+)交换,使水中的Ca2+和Mg2+含量降低或基本上全部去除,这个过程叫做离子交换树脂对水的软化。钠离子交换用食盐(NaCl)再生,氢离子交换用盐酸或硫酸再生。基本反应式如下:(1)钠离子交换软化2RNa+CaHCO32CaCl2CaSO4→R2Ca+2NaHCO32NaClNa2SO42RNa+MgHCO32MgCl2MgSO4→R2Mg+2NaHCO32NaClNa2SO4再生R2Ca+2NaCl→2RNa+CaCl2R2Mg+2NaCl→2RNa+MgCl2(2)氢离子交换交换2RH+CaHCO32CaCl2CaSO4→R2Ca+2H2CO32HClH2SO42RH+MgHCO32MgCl2MgSO4→R2Mg+2H2CO32HClH2SO4再生R2Ca+2HClH2SO4→2RH+CaCl2CaSO4R2Mg+2HClH2SO4→2RH+MgCl2MgSO4钠离子交换的最大优点是不出酸性水,但不能脱碱;氢离子交换能去除碱度,但出酸性水。本实验采用钠离子交换。实验内容实验设备与试剂表3-1实验中所用试剂及说明仪器(试剂)数量或说明软化装置1套100mL量筒1个秒表1块2000mm钢卷尺1个测硬度所需用品若干食盐1000g实验装置实验装置如图3-1所示。图3-1离子树脂交换装置1—软化柱;2—阳离子交换树脂;3—转子流量计;4—软化水箱;5—定量投再生液瓶;6—反洗进水管;7—反洗排水管;8—清洗排水管;9—排气管实验步骤熟悉实验装置,搞清楚每条管路、每个阀门的作用;测原水硬度,测量交换柱内径及树脂层高度;用100mL吸管移取三份水样,分别加5mLNH3-NH4Cl缓冲溶液,2~3滴铬黑T指示剂,用EDTA标准溶液滴定,溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点。将交换柱内树脂反洗数分钟,反洗流速采用15m/h,以去除树脂层的气泡;软化:运行流速采用15m/h,每隔10min测一次水硬度,测两次并进行比较;改变运行流速:流速分别取20、25、30m/h,每个流速下运行5min,测出水硬度;反洗:冲洗水用自来水,反洗结束将水放到水面高于树脂表面10cm左右。根据软化装置再生钠离子工作交换容量(mol/L),树脂体积(L),顺流再生钠离子交换NaCl耗量(100~120g/mol)以及食盐NaCl含量(海盐NaCl含量≥80~93%),计算再生一次所需食盐量。配制浓度10%的食盐再生液;再生:再生流速采用3~5m/h。调节定量投再生液瓶出水阀门开启度大小以控制再生流速。再生液用毕时,将树脂在盐液中浸泡数分钟;清洗:清洗流速采用15m/h,每5min测一次出水硬度,有条件时还可测***根,直至出水水质合乎要求为止。清洗时间约需50min;清洗完毕结束实验,交换柱内树脂应浸泡在水中。数据记录与整理表4-1原水硬度及实验装置有关数据原水硬度(以CaCO3计)/(mg/L)交换柱内径/cm树脂层高度/-2交换实验记录运行流速/(m/h)运行流量(L/h)运行时间/min滴定体积V/mL出水硬度(以CaCO3计)/(mg/L)-3反洗记录反洗流速/(m/h)反洗流量/(L/h)反洗时间/-4再生记录再生一次所需食盐量/kg再生一次所需浓度10%的食盐再生液/L再生流速/(m/h)再生流量/(mL/s)-5清洗记录清洗流速/(m/h)清洗流量(L/h)清洗历时/min滴定体积V/mL出水硬度(以CaCO3计)/(mg/L):①EDTA二钠的浓度为C=10mmol/L②实验中,每改变一次流速,都是等待水流稳定后才开始计时。③出水硬度=C(EDTA二钠)*V(滴定体积)*M(CaCO3)/V’(水样体积)数据处理与分析绘制不同运行流速与出水硬度关系的变化曲线计算15m/L时的平均出水硬度平均出水硬度C=+==-×100%=%<5%故运行流速为15m/L时,实验测量符合测量要求,测量结果可运用于理论分析。绘制变化曲线以离子交换的运行流速为横坐标、出水硬度为纵坐标,绘制两者之间的关系曲线如图5-1所示。图5-1运行流速与出水硬度关系