離子交換法制備實驗室純水的方法及原理

實驗室純水可以用離子交換法制備，那什么是離子交換法？離子交換法的原理又是什么呢？

離子交換法 
       離子交換法是通過陰、陽離子交換樹脂對水中的各種陰、陽離子進行置換的一種傳統水處理工藝，陰、陽離子交換樹脂按不同比例進行搭配可組成離子交換陽床系統，離子交換陰床系統及離子交換混床（復床）系統。而混床系統又通常是用在反滲透等水處理工藝之后用來制取超純水，高純水的終端工藝，他是目前用來制備超純水、高純水不可替代的手段之一。
兩種制備方式： 
A. 復床式，即按陽床—陰床—陽床—陰床—混合床的方式連接并生產去離子水；早期多采用這種方式，便于樹脂再生。 
B. 混床式（2-5級串聯不等），混床去離子的效果好。但再生不方便。

特點：
      （1）出水電阻率達到1MΩ.cm以上，根據不同的水質及使用要求，出水電阻率可控制在1~18MΩ.cm之間。
      （2）離子交換設備是傳統的去離子水設備，它的產水水質穩定，造價相對較低。在以往的電廠鍋爐補給水都是采用陽床+陰床+混床處理工藝。

      （3）近年來，隨著反滲透、EDI等工藝的發展，離子交換設備操作復雜，不容易實現自動化，浪費酸堿，運行成本高等缺點更加突出，目前更多的應用于反滲透的深度處理。

      （4）小型的離子交換設備常采用有機玻璃交換柱，有利于觀察樹脂運行情況。

      （5）大型的離子交換設備則采用碳鋼內襯環氧樹脂或襯膠，中間預留可視裝置，以便于離子再生時在線觀測再生液水位狀況。
      （6）但有機物無法去掉，TOC（總有機碳）和COD（耗氧量）值往往比原水還高。
其原因：
     （1）樹脂質量不好；
     （2）樹脂的預處理不徹底，樹脂中所含的低聚物、單體、添加劑等沒有除盡；
     （3）樹脂不穩定，不斷地釋放出分解產物。

離子交換法制備純水的原理

一、離子交換樹脂：
     1、定義：離子交換樹脂是指樹脂以苯乙烯和二乙烯苯的共聚體作為骨架（用R來表示),在骨架上導入一些活性基團（如磺酸基、羧基和酚基等），即離子交換樹脂。
     2、性質：離子交換樹脂具有一定的機械強度、耐磨，不溶入水、酸、堿和任何有機溶劑，對一般的氧化劑和還原劑具有一定的化學穩定性。
     3、離子交換樹脂的類型：
根據導入的活性基團的酸堿性分為：
  （1）陽離子交換樹脂：R-SO3H，R-COOH,R-OH， 
  （2）陰離子交換樹脂：伯胺基-NH3OH,仲胺基-NHOH,季胺基-NOH 
  （3）在實際使用上，有鈉型樹脂和氯型樹脂。
例如：常將強酸性陽離子樹脂與NaCl作用，轉變為鈉型樹脂再使用。 又如陰離子樹脂可轉變為氯型再使用，工作時放出Cl－而吸附交換其他陰離子，它的再生只需用食鹽水溶液。氯型樹脂也可轉變為碳酸氫型(HCO3－)運行。