一、實驗目的

　　1．了解離子交換法制純水的基本原理，掌握其操作方法；

　　2．掌握水質檢驗的原理和方法；

　　二、實驗原理

　　離子交換法是目前廣泛采用的制備純水的方法之一。水的凈化過程是在離子交換樹脂上進行的。離子交換樹脂是有機高分子聚合物，它是由交換劑本體和交換基團兩部分組成的。例如，聚苯乙烯磺酸型強酸性陽離子交換樹脂就是苯乙烯和一定量的二乙烯苯的共聚物，經過濃硫酸處理，在共聚物的苯環上引入磺酸基(–SO3H)而成。其中的H+可以在溶液中游離，并與金屬離子進行交換。

　　如果在共聚物的本體上引入各種胺基，就成為陰離子交換樹脂。例如，季胺型強堿性陰離子交換樹R–N+(CH3)3OH–，其中OH–在溶液中可以游離，并與陰離子交換。

　　離子交換法制純水的原理就是基于樹脂和天然水中各種離子間的可交換性。例如，R–SO3H型陽離子交換樹脂，交換基團中的H+可與天然水中的各種陽離子進行交換，使天然水中的Ca2+、Mg2+、Na+、K+等離子結合到樹脂上，而H+進入水中，于是就除去了水中的金屬陽離子雜質。

　　水通過陰離子交換樹脂時，交換基團中的OH–具有可交換性，將HCO3–、Cl–、SO42–等離子除去，而交換出來的OH–與H+發生中和反應，這樣就得到了高純水。

　　實驗步驟

　　1．樹脂的預處理

　　將717(201×7)強堿性陰離子交換樹脂用NaOH(2mol·L-1)浸泡24小時，使其充分轉為OH-型（由教師處理）。取OH-型陰離子交換樹脂10mL，放入燒杯中，待樹脂沉降后傾去堿液。加20mL蒸餾水攪拌、洗滌、待樹脂沉降后，傾去上層溶液，將水盡量倒凈，重復洗滌至接近中性(用pH試紙檢驗，pH=7～8)。

　　將732(001×7)強酸性陽離子交換樹脂用HCl(2mol·L-1)浸泡24小時，使其充分轉為H+型（由教師處理）。

　　取H+型陽離子交換樹脂5mL,于燒杯中,待樹脂沉降后傾去上層酸液，用蒸餾水洗滌樹脂，每次大約20mL，洗至接近中性(用pH試紙檢驗pH=5～6)。

　　zui后，把已處理好的陽、陰離子交換樹脂混合均勻。

　　2．裝柱

　　在一支長約30cm，直徑1cm的交換柱內，下部放一團玻璃纖維，下部通過橡皮管與尖嘴玻璃管相連，用螺旋夾夾住橡皮管，將交換柱固定在鐵架臺上。在柱中注入少量蒸餾水，排出管內玻璃毛和尖嘴中的空氣，然后將已處理并混合好的樹脂與水一起，從上端逐漸傾入柱中，樹脂沿水下沉，這樣不致帶入氣泡。若水過滿，可打開螺旋夾放水，當上部殘留的水達1cm時，在頂部也裝入一小團玻璃纖維，防止注入溶液時將樹脂沖起。在整個操作過程中，樹脂要一直保持為水覆蓋。如果樹脂床中進入空氣，會產生偏流使交換效率降低，若出現這種情況，可用玻棒攪動樹脂層趕走氣泡。