離子交換習題

㈠ 有關離子交換膜的化學習題

1·名稱解釋
離子交換膜——四氟乙烯同具有離子交換基團的全氟乙烯基醚單體的共聚物。全氟磺酸膜：電阻小、化學性能穩定；全氟羧酸膜：阻止OH- 遷移性能好，電流效率高；全氟磺酸—羧酸復合膜：既有全氟羧酸膜阻止OH-遷移性能好，電流效率高的優點，又具有全氟磺酸膜電阻小，化學性能穩定，氯氣中氫含量少，膜使用壽命長等優點。

2·為什麼鹽水要進行二次精製？
解：如果精製鹽水中含有較多的多價陽離子（如Ca 2+、Mg 2+、Al 3+、Fe 3+），則會增加精製鹽水中Na+進行離子交換及滲過膜微孔的難度。工業上常將食鹽水作二次精製處理，以除去多價陽離子，使其在允許的含量以內。在螯合塔中進行。螯合樹脂。

3·離子交換膜法工藝過程？
答：一次鹽水精製；二次鹽水精製；電解；燒鹼蒸發。

4·離子交換膜法電解工藝條件分析
解：(1) 飽和食鹽水的質量。
（2) 電解槽的操作溫度70-90℃。操作溫度不能低於65℃。電解槽溫度通常控制在70-90℃之間。
(3) 陰極液中NaOH的濃度。當陰極液中NaOH濃度上升時，膜的含水率就降低，膜內固定離子濃度上升，膜的交換能力增強，電流效率高。但是NaOH濃度過高，膜中OH－離子反滲透到陽極機會增多，使電流效率下降。
(4) 陽極液中NaCl的含量210g/L。

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㈡ 思考題及習題

1.一個沒有防滲的污水滲坑，污水中的常規離子濃度中等，但NH₄-N、細菌及有機質含量很高，下伏為埋深4m的砂礫石含水層。監測結果表明，潛水硬度、NO₃-N及

濃度大大高於隨近的天然水含量，但NHt-N濃度很低。試述潛水化學成分變化的水文地球化學假設（提示：從陽離子交換、氮轉化及氧化還原反應去解析）。

2.在野外進行80×80cm，深180cm的大型土柱試驗。土表面種植作物。灌溉水及175cm深處滲出水的分析結果如下：

水文地球化學基礎

表中所列為試驗開始後頭20天滲出水的平均值，R-N為有機氮。試述什麼樣的水文地球化學作用使水滲過土柱後組分濃度變化？

3.某潛水含水層，上部為10m厚的粗砂，下部為夾有粘性土透鏡體的中細砂，水位埋深4.5m。勘探及取樣分析表明：上層水向下層流動，上部水中DO（溶解氧）為2—6mg/

為30—50mg/L，並已證明水中的

來自肥料；下部水中DO=0mg/L，

為微跡量。潛水主要受大氣降水補給。試述水從上部含水層向下部含水層流動時，為什麼

和DO急驟降低。

4.設用含NH₄-N50mg/L、Ca²⁺=60mg/L、Mg²⁺=12mg/L的污水灌溉，灌區潛水埋深2m，包氣帶土的CEC＝7.2meq/100g，連續灌溉稻田100天，灌溉面積為100m²，共灌污水1000m³，包氣帶土的容重為ρb=1.5g/cm³。假設污水中的

全部被包氣帶土層吸附，100m²灌區下包氣帶土層的

吸附容量是多少？地下水是否受

污染？（提示：參考本章例題l；答案：包氣帶土層的

吸附容量為89.64kg。）

5.為什麼Cr比Hg、Pb、Cd更易污染地下水？

6.某一鉛鋅礦酸性礦坑排水pH=3,Pb²⁺=4mg/L，當酸性礦坑排水流過灰岩時，產生下列反應：

水文地球化學基礎

結果，pH上升到7.8,Pb2＋降至0.3mg/L。流動過程中Eh變化很小。試述pH上升，Pb2＋下降的原因，並列出相應的化學反應式。

7.在實驗室進行F^-的吸附平衡試驗，取得下列數據：C，溶液中F^-的平衡濃度；S土中吸附的F^-。

水文地球化學基礎

請用作圖法（或回歸法），求得Langmuir等溫吸附方程，並求得S_m。（答案：Langm-uir等溫吸附方程，C/S=0.0184+0.00439C,r=0.9980,S_m=227.8mg/kg）。

8.德國某地，潛水被含砷的煙道沖洗水污染。1971年，地下水中As的平均值為22.7mg/L,Fe²⁺為0.2—140mg/L;1976.10—1977.5期間，將KMnO₄濃度為2000mg/L的水通過17個灌注孔注入含水層，共注入KMnSO₄29kg。結果地下水中As濃度迅速下降到0.06mg/L。問：（1）處理前（1971年），地下水中砷的存在形式；（2）注入KMnO₄後，地下水中砷的存在形式，地下水中砷濃度為什麼迅速降低。

9.已知沉積物中的f_0c=0.01，三氯乙烯、四氯乙烯、林丹及DDT的lgK_0wc值分別為2.29、2.60、3.72和6.19。計算這四種有機化合物的K_0c和K_d值，並說明哪種有機化合物在沉積物中最易遷移，哪種最難遷移。〔提示：應用公式5.23及5.15；答案：三氯乙烯、四氯乙烯、林丹及DDT的K_0c及K_d值分別為（L/kg）:419.5、618.5、2515.8、55508.1和4.20、6.19、25.16、555.1〕。

10.為什麼微生物（細菌和病毒）不會形成大面積的地下水污染？為什麼地下水的微生物污染常出現在雨後？

11.下述為研究區的背景值（或背景區間值），以及水樣A、B和C的實測濃度，請評價三個水樣的污染程度（用綜合污染指數法）。

12.地下水污染評價與地下水環境質量評價有何異同？

13.地下水水源地保護帶中，一級防護帶及二級附護帶劃分原則及方法有何異同？

14.地質環境元素豐度對人體健康有何影響？並舉例說明。

水文地球化學基礎

單位lmg/L。