純水制備離子交換
離子交換水處理工藝定義就是離子交換法(ion exchange process)，是液相中的離子和固相中離子間所進行的一種可逆性化學反應，當液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時，便會被離子交換固體吸附，為維持水溶液的電中性，所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中。
常見的兩種離子交換方法分別是硬水軟化和去離子法。硬水軟化主要是用在反滲透(RO)處理之前，先將水質硬度降低的一種前處理程序。軟化機裡面的球狀樹脂，以兩個鈉離子交換一個鈣離子或鎂離子的方式來軟化水質。
原理：離子交換法是以圓球形樹脂(離子交換樹脂)過濾原水，水中的離子會與固定在樹脂上的離子交換。常見的兩種離子交換方法分別是硬水軟化和去離子法。硬水軟化主要是用在反滲透(RO)處理之前，先將水質硬度降低的一種前處理程序。軟化機裡面的球狀樹脂，以兩個鈉離子交換一個鈣離子或鎂離子的方式來軟化水質。
離子交換樹脂利用氫離子交換陽離子，而以氫氧根離子交換陰離子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯製成的陽離子交換樹脂會以氫離子交換碰到的各種陽離子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同樣的，以包含季銨鹽的苯乙烯製成的陰離子交換樹脂會以氫氧根離子交換碰到的各種陰離子(如Cl-)。從陽離子交換樹脂釋出的氫離子與從陰離子交換樹脂釋出的氫氧根離子相結合後生成純水。
陰陽離子交換樹脂可被分別包裝在不同的離子交換床中，分成所謂的陰離子交換床和陽離子交換床。也可以將陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂混在一起，置於同一個離子交換床中。不論是那一種形式，當樹脂與水中帶電荷的雜質交換完樹脂上的氫離子及(或)氫氧根離子，就必須進行「再生」。再生的程序恰與純化的程序相反，利用氫離子及氫氧根離子進行再生，交換附著在離子交換樹脂上的雜質。
B. 為什麼要制備去離子水製取去離子水通常採用什麼方法
壓力越大復,流速越快，單位時間制(對於交換柱來說也可說是截面積)流出的水越多，單位（質量）體積水中雜離子交換量就變少了（雜離子如鈣鎂等，在離子交換樹脂顆粒表面並進入空隙與氫離子互換位置需要一定的時間，流速過快使部分雜離子還沒有來得及交。
C. 去離子水的制備過程中，為什麼要先經過陽離子交換樹脂
水中有復一些酸根的酸性非常制弱,比如硅酸根.如果讓水先經過陰床,那水就成為鹼性的,這時陰樹脂的鹼性與水的鹼性相互爭取這種非常弱的酸根離子,使這些非常弱的酸根離子不容易除凈.另一方面,陰樹脂的交換量通常比陽樹脂小.如果讓水先經過陰床,那水中的碳酸根就要以離子的形式消耗陰樹脂的交換量.不利於提高水的產量.
如果讓水先經過陽床,再進入陰床,水是酸性的.水不與樹脂爭奪酸根離子,容易除盡弱的酸根離子.另一方面,水經過陽床後成為酸性的,其中的碳酸根可以用吹風的方法吹出,生產上叫做脫碳.這樣就把水中的大多數碳酸根去掉了,有利於提高陰床的產水量.減少對陰床的再生次數.陰樹脂比較貴也比較嬌氣,再生次數少有利於提高陰樹脂的壽命.
D. 如何用離子交換樹脂制備去離子水
去離子水是通過離子交換樹脂除去水中的離子態雜質而得到的近於純凈的水，其生產裝置設計的合理與否直接關繫到去離子水質量的好壞及運營的經濟性。
離子交換樹脂的使用方法：
一、離子交換樹脂的預處理：
離子交換樹脂在使用之前，為了防止樹脂內含有雜質，對水質造成污染，需要對樹脂進行預處理，以下是預處理的步驟：
1.首先使用熱水對樹脂進行清洗，陽樹脂可以使用70-80℃的熱水清洗，陰樹脂的耐熱性較差，一般使用50-60℃的熱水，每隔15分鍾左右需要更換熱水，4-5次之後可以每隔30分鍾左右更換熱水，總共需要7-8次左右，直至出水清澈為止。
2.使用濃度為5%的氯化氫浸泡樹脂，大概浸泡4-8小時左右，然後將水排放，對樹脂進行清洗，直至出水為中性為止。
3.再使用濃度為2-4%的氫氧化鈉浸泡樹脂，浸泡時間與上一步相同，然後將水排放，對樹脂進行清洗，直至出水為中性為止。如此重復2~3次，每次用量為樹脂體積的2倍。
4.陽樹脂最後一次浸泡需要使用濃度為5%的氯化氫，用量加倍效果更好。放盡酸液，用清水淋洗至中性即可。
5.陰樹脂最後一次浸泡需要使用4~5%的NaOH溶液，用量加倍效果更好。放盡鹼液，用清水淋洗至中性即可。
二、離子交換樹脂的填裝：
1.先將干凈的水放入樹脂罐當中，高度在樹脂罐的三分之一左右，可以有效地防止樹脂與樹脂罐發生碰撞，造成樹脂的損壞。
2.將樹脂從樹脂罐頂部放入，然後對樹脂進行反洗，時間大概在30分鍾左右。
3.排水至液面高於樹脂層5cm，進氣混合樹脂15～20分鍾。
4.啟動設備，檢測正洗效果和出水電導率，如果數據正常，且產水能夠達標，即可正常使用。
三、離子交換樹脂的再生：
樹脂在使用一段時間之後，樹脂的吸附能力達到了飽和的狀態，就需要對樹脂進行再生處理，將樹脂吸附的離子置換出來，恢復樹脂的吸附能力，樹脂的再生需要根據樹脂的種類、特性來選擇不同的再生劑，以下是樹脂再生的步驟：
1.將樹脂床內的水排放干凈，然後關閉所有閥門，只打開進酸/鹼閥以及上排閥。
2.放入酸/鹼液，液面最好超過樹脂20厘米以上，再打開下排閥，對樹脂進行清洗，清洗的時間不能低於40分鍾。
3.然後再使用干凈的水清洗樹脂，清洗至出水接近中性為止，詳細的再生方法可以點擊「再生方法」進行了解。
E. 簡述採用離子交換法制備純化水的過程
離子交換設備介紹
離子交換設備是一種傳統的、工藝成熟的脫鹽處理設備，其原理是在一定條件下，依靠離子交換劑（樹脂）所具有的某種離子和預處理水中同電性的離子相互交換而達到軟化、除鹼、除鹽等功能。用於深度脫鹽處理，產水電阻率動態可達到18MΩ·cm。
離子交換的基本原理：
採用離子交換方法，可以把水中陽、陰離子去除。以氯化鈉（NaCl）代表水中無機鹽類，水質除鹽的基本反應式：
1.陽離子交換柱：R-H+Na+=R–Na+H+
2.陰離子交換柱：R–OH+Cl-=R–Cl-+OH-
陽、陰離子交換柱串聯以後稱為復合床，其總的反應式：
R-H+R-OH+NaCl=R-Na+R-Cl+H2O
由此得出，水中的NaCl已分別被樹脂上的H+和OH-所取代，而反應生成物為H2O，故達到了去除水中鹽的作用。
離子交換設備工藝
1、預處理－反滲透－水箱－陽床－陰床－混合床－純化水箱－純水泵－紫外線殺菌器－精製混床－精密過濾器－用水對象
2、預處理－一級反滲透－加葯機（PH調節）－中間水箱－二級反滲透－純化水箱－純水泵－紫外線殺菌器－0.2或0.5μm精密過濾器－用水對象
3、預處理－反滲透－中間水箱－水泵－EDI裝置－純化水箱－純水泵－紫外線殺菌器－0.2或0.5μm精密過濾器－用水對象
離子交換設備應用領域：
1）水處理-離子交換設備
2） 食品工業
3） 制葯行業
4） 合成化學和石油化學工業
5） 環境保護
F. 離子交換法制備純水
1.半透膜的選擇透過性
2.防止氣泡依附在交換樹脂上影響離子的交換
3.清理交換樹脂上有可能堵塞離子通過的雜質，洗至中性保證飲用的安全
G. 化學上工業製取純水的方法
純水的制抄取工藝：
1.反滲透過濾系統
反滲透是實驗室純水機最常用的過濾方法，它的過濾優點和缺點，我們已經介紹過很多次了，比如在講時就給大家介紹過。優點是在一定程度上有效地去除所有類型的污染物（顆粒，膠體和溶解的無機物），日常維護比較少。而缺點是由於RO膜的緊密孔隙度限制了其流速，因此純水的製取量相比較其他方法來說比較少，而且製取成本較高。
2.紫外線輻射製取純水
優點是有效消毒處理，將有機化合物（185nm和254nm）氧化為<5ppb TOC。
缺點是會降低水質的電阻率，不會去除顆粒，膠體或離子。
3.蒸餾製取純水
蒸餾製取該方法的基礎是在蒸汽相中隨後冷凝而轉移水。該方法的主要缺點是將水轉化為蒸汽所需的電力維護成本非常高。此外，在蒸汽形成過程中與水分子一起，其他溶質可以根據其揮發性進入蒸汽，最終溶解到製取的純水中。
4.去離子交換
優點是能夠有效去除溶解於水中的有害離子，比如重金屬離子，而且製取的超純水電阻率接近18兆歐。缺點是無法去除不溶於水的礦物質，而且純水製取成本較高。因此多與反滲透配合使用。
H. 離子交換法制備純水的實驗中陰陽離子交換樹脂為什麼在交換前要分別用酸鹼處理，並洗至中性
這個設備中，存在陽離子樹脂+惰性樹脂+陰離子樹脂
陰陽離子樹脂在出廠時是處在失效狀態，因此要先用酸鹼分別將兩種樹脂激活才能正常使用
I. 離子交換法制純水實驗的結論
這個設備中，存在陽離子樹脂+惰性樹脂+陰離子樹脂陰陽離子樹脂在出廠時是處在失效狀態，因此要先用酸鹼分別將兩種樹脂激活才能正常使用
J. 簡述採用離子交換法制備純化水的過程
離子交換法制備純化水的過程分下列幾種：
1、純化水的製取的最早方法就是離專子交換,他起源於屬60年代左右,一般採取陽離子交換樹脂+陰離子交換樹脂+混合離子交換樹脂（陰樹脂和陽樹脂2：1）,這種方法需要浪費大量的酸和鹼再生樹脂現在被淘汰了.
2、電滲析（ED）+陽離子交換樹脂+陰離子交換樹脂+混合離子交換樹脂（陰樹脂和陽樹脂2：1）,這是80年代製造純化水的方法,原理就是通過電滲析預脫鹽來減少樹脂轉型再生的酸鹼使用量.
3、反滲透（RO）+混合離子交換樹脂（陰樹脂和陽樹脂2：1）,這是90年代流行的製造純化水的方法,反滲透與電滲析相比脫鹽率更高,操作更簡便.
總結：離子交換法來制備純化水應該是老工藝了,他的優點就是出水水質好,投資較少.缺點就是由污染,運行費用高.由於樹脂本身就是有機物化學合成,他的破碎率較難控制或者一般廠家難以設計高標準的工藝,在新版GMP對TOC要求越來越嚴格的情況下,慢慢被雙級反滲透工藝所淘汰.