離子交換的總交換速度由什麼控制

A. 離子交換原理

離子交換的基本原理 離子交換的選擇性定義為離子交換劑對於某些離子顯示優先活性的性質。離子交換樹脂吸附各種離子的能力不一，有些離子易被交換樹脂吸附，但吸著後要把它置換下來就比較困難；而另一些離子很難被吸著，但被置換下來卻比較容易，這種性能稱為離子交換的選擇性。離子交換樹脂對水中不同離子的選擇性與樹脂的交聯度、交換基團、可交換離子的性質、水中離子的濃度和水的溫度等因素有關。離子交換作用即溶液中的可交換離子與交換基團上的可交換離子發生交換。一般來說，離子交換樹脂對價數較高的離子的選擇性較大。對於同價離子，則對離子半徑較小的離子的選擇性較大。在同族同價的金屬離子中，原子序數較大的離子其水合半徑較小，陽離子交換樹脂對其的選擇性較大。對於丙烯酸系弱酸性陽離子交換樹脂來說，它對一些離子的選擇性順序為：H+>Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na十。 離子交換反應是可逆反應，但是這種可逆反應並不是在均相溶液中進行的，而是在固態的樹脂和溶液的接觸界面間發生的。這種反應的可逆性使離子交換樹脂可以反復使用。以D113型離子交換樹脂制備硫酸鈣晶須為例說明： D113丙烯酸系弱酸性陽離子交換樹脂是一種大孔型離子交換樹脂，其內部的網狀結構中有無數四通八達的孔道，孔道裡面充滿了水分子，在孔道的一定部位上分布著可提供交換離子的交換基團。當硫酸鋅溶液中的Zn2+，S042-擴散到樹脂的孔道中時，由於該樹脂對Zn2+選擇性強於對Ca2+的選擇性，，所以Zn2+就與樹脂孔道中的交換基團Ca2+發生快速的交換反應，被交換下來的Ca2+遇到擴散進入孔道的S042-發生沉澱反應，生成硫酸鈣沉澱。其過程大致為：
(1)邊界水膜內的擴散 水中的Zn2+，S042-離子向樹脂顆粒表面遷移，並擴散通過樹脂表面的邊界水膜層，到達樹脂表面； (2)交聯網孔內的擴散(或稱孔道擴散) Zn2+，S042-離子進入樹脂顆粒內部的交聯網孔，並進行擴散，到達交換點；
(3)離子交換 Zn2+與樹脂基團上的可交換的Ca2+進行交換反應；
(4)交聯網孔內的擴散 被交換下來的Ca2+在樹脂內部交聯網孔中向樹脂表面擴散；部分交換下來的Ca2+在擴散過程中遇到由外部擴散進入孔徑的S042-發生沉澱反應，生成CaS04沉澱；
(5)邊界水膜內的擴散 沒有發生沉澱反應的部分Ca2+擴散通過樹脂顆粒表面的邊界水膜層，並進入水溶液中。 此外，由於離子交換以及沉澱反應的速度很快，硫酸鈣沉澱基本在樹脂的孔道里生成，因此樹脂的孔道就限制了沉澱的生長及形貌，對其具有一定的規整作用。通過調整攪拌速度、反應溫度等外界條件，可以使樹脂顆粒及其內部孔道發生相應的變化，這樣當沉澱在樹脂孔道中生成後，就得到了不同尺寸和形貌的硫酸鈣沉澱。

B. [原創]離子交換器在運行過程中，工作交換能力降低的主要原因有哪些

本廣告位全面優惠招商！歡迎大家投放廣告！廣告投放聯系方式 答案：離子交換器內在運行過容程中的工作交換能力降低，可能原因有以下幾個方面：(1)新樹脂開始投入運行時，工作交換容量較高，隨著運行時間的增加，工作交換容量逐漸降低，經過一段時間後，可趨於穩定。(2)交換劑顆粒表面被懸浮物污染，甚至發生粘結。(3)原水中含有 Fe2+、 Fe3+、 Mn2+等離子，使交換劑中毒，顏色變深。(4)再生劑劑量小，再生不夠充分。(5)運行流速過大。(6)枯水季節原水中的含鹽量、硬度過大。(7)樹脂層太低或樹脂逐漸減少。(8)再生劑質量低劣，含雜質太多。(9)配水裝置、排水裝置、再生液分配裝置堵塞或損壞，引起偏流。(10)離子交換器反洗時，反洗強度不夠，樹脂層中積留較多的懸浮物，與樹脂粘結一起，形成泥球或泥餅，使水偏流

C. 離子交換樹脂的運行流速

離子交換樹脂的運行流速,我想你這里講得是離子交換樹脂在工作時水流通過樹脂的速度，版這種速度權是以m/h為單位，意思是水在樹脂層中每小時行進多少米。

床層體積 W=Fh,式中F是床層的橫截面和，h是床層高。而床層高與水流速度的關系為 h=TVH/q (m) 式中T——軟化工作時間，V——水流速度，H——原水硬度，q——樹脂工作交換容量，mmol/L。
W=FTVH/q，水流速度 V=Wq/(FTH),這就是水流速度與床層體積的關系。

D. 什麼是離子交換的交換強度

藉助於固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進行交換，以達到提取或去除溶液中某些離子的目的，是一種屬於傳質分離過程的單元操作。離子交換是可逆的等當量交換反應。

E. 離子交換實驗中，不同交換速度下處理出水的總硬度應如何變化為什麼

水的硬度是指水中含有鹽的量，量越大，則表明硬度越高，檢驗水硬度最方便的方法是取要檢驗的水，然後讓肥皂在水中溶解，之後攪拌，觀察是否有泡末產生，泡末越多表明硬度越小，反之則越大。所謂軟水處理就是除掉其中的鹽分，方法就很多的比如：蒸餾，用活性炭等。1、煮沸法（只適用於暫時硬水）煮沸暫時硬水時的反應： Ca(HCO3)2 =CaCO3 ↓+H2O+CO2↑ Mg(HCO3)2 =MgCO3↓ +H2O+CO2↑ 由於CaCO3不溶，MgCO3 微溶，所以碳酸鎂在進一步加熱的條件下還可以與水反應生成更難溶的氫氧化鎂： MgCO3 +H2O = Mg(OH)2 ↓+CO2↑ 由此可見水垢的主要成分為CaCO3和Mg(OH)2 2、葯劑軟化法工業上的經典水質處理方法是葯劑軟化法，如加入石灰(CaO)、磷酸鈉等。加入石灰，可使水中的二氧化碳、碳酸氫鈣和碳酸氫鎂生成碳酸鈣和氫氧化鎂的沉澱，對永久硬度大的硬水，可再加適量純鹼。軟化時石灰添加量，根據經驗，每降低一千升水中暫時硬度一度，需加純氧化鈣10克。反應過程中，鎂都是以氫氧化鎂的形式沉澱，而鈣都是以碳酸鈣的形式沉澱。 3、離子交換法它是利用離子交換劑，把水中的離子與離子交換劑中可擴散的離子進行交換作用，使水得到軟化的方法。飲料用水大都採用有機合成離子交換樹脂作離子交換劑。在處理水時，先讓水從陽柱自上而下通過，使水中的金屬離子被陽離子交換樹脂吸附，陽離子交換樹脂中的氫離子被交換到水中去；然後再通過陰柱，使水中的陰離子被陰離子樹脂吸附，陰離子樹脂將氫氧根離子交換到水中，和氫離子化合成水，使水得到凈化。工業上用於軟化水的離子交換劑有磺化煤、離子交換樹脂等。它們都是具有復雜結構的物質，為簡便起，用NaR表示。當硬水通過裝有離子交換劑的裝置時，發生離子交換作用： 2NaR＋Ca2+ --> CaR2＋2Na＋ 2NaR＋Mg2+ --> MgR2＋2Na+ 硬水中的Ca2+、Mg2+被離子交換劑吸附而離開溶液，因此從裝置中流出的水就成為軟水。離子交換劑因離子交換作用的不斷進行而逐步喪失功能，因此需要在一定時間內進行再生，即用Na+把它所吸附的Ca2+、Mg2+置換出來，從而恢復它軟化水的能力。 4、電滲析和超濾技術電滲析法是在外加直流電場的作用下，利用陰、陽離子交換膜對水中離子的選擇透過性，使水中陰、陽離子分別通過陰、陽離子交換膜向陽極和陰極移動，從而達到凈化作用。這項技術常用於將自來水制備初級純水。反滲透法（超濾技術）是以壓力為驅動力，提高水的壓力來克服滲透壓，使水穿過功能性的半透膜而除鹽凈化。反滲透法也能除去膠體物質，對水的利用率可達75％以上；反滲透法產水能力大，操作簡便，能有效使水凈化到符合國家標准。 5、蒸餾法：只適用於制備少量無Ca2+、Mg2+的特殊用水。 6、離子膜電解法：是在離子交換樹脂基礎上發展起來的新技術，主要用於海水和苦鹹水的淡化、工業用水和超純水的制備。

F. 在進行離子交換操作過程中，為什麼要控制流出液的流速，如太快，將會

保持液面下是防止表層樹脂乾燥，沒有交換效果還有水對樹脂的沖擊，造成樹脂浮游，還有會帶人空氣，造成氣穴，影響樹脂裝填規整，影響交換效果。

控制水的流量是保證水與樹脂能有充分的接觸時間完成交換，否則流量太快可能有部分水分子沒有充分作用，達不到交換效果，一般保證每小時5倍樹脂體積的流量比較合適。

溶液中待交換的離子與交換樹脂中的離子交換有一個過程：溶液中待交換的離子向樹脂顆粒表面遷移並通過樹脂表面的邊界水膜，進入樹脂內部的孔道與樹脂的離子交換，被交換下的離子再從樹脂孔道往外移動，穿孔樹脂膜到溶液中，這個交換過程是需要一定時間的。

如果待處理的液體流速太快，就有一部份離子來不及交換，造成泄漏,影響處理質量；如果速度太慢就會減小處理流量，降低處理效率.所以要控制液體流速。

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水溶液中的一些陽離子進入反離子層，而原來在反離子層中的陽離子進入水溶液，這種發生在反離子層與正常濃度處水溶液之間的同性離子交換被稱為離子交換作用。

離子交換主要發生在擴散層與正常水溶液之間，由於黏土顆粒表面通常帶的是負電荷，故離子交換以陽離子交換為主，故又稱為陽離子交換。離子交換嚴格服從當量定律，即進入反離子層的陽離子與被置換出反離子層的陽離子的當量相等。

G. 離子交換樹脂的功能是什麼一定條件下，交換速率為什麼很關鍵

rightleder1)萊特.萊德水處理水處理領域離子交換樹脂的需求量很大，約占離子交換樹脂產量的90%，用於水中的各種陰陽離子的去除。目前，離子交換樹脂的最大消耗量是用在火力發電廠的純水處理上，其次是原子能、半導體、電子工業等。2)食品工業離子交換樹脂可用於製糖、味精、酒的精製、生物製品等工業裝置上。例如：高果糖漿的製造是由玉米中萃出澱粉後，再經水解反應，產生葡萄糖與果糖，而後經離子交換處理，可以生成高果糖漿。離子交換樹脂在食品工業中的消耗量僅次於水處理。3)制葯行業制葯工業離子交換樹脂對發展新一代的抗菌素及對原有抗菌素的質量改良具有重要作用。鏈黴素的開發成功即是突出的例子。近年還在中葯提成等方面有所研究。4)合成化學和石油化學工業在有機合成中常用酸和鹼作催化劑進行酯化、水解、酯交換、水合等反應。用離子交換樹脂代替無機酸、鹼，同樣可進行上述反應，且優點更多。如樹脂可反復使用，產品容易分離，反應器不會被腐蝕，不污染環境，反應容易控制等。甲基叔丁基醚(MTBE)的制備，就是用大孔型離子交換樹脂作催化劑，由異丁烯與甲醇反應而成，代替了原有的可對環境造成嚴重污染的四乙基鉛。5)環境保護離子交換樹脂已應用在許多非常受關注的環境保護問題上。目前，許多水溶液或非水溶液中含有有毒離子或非離子物質，這些可用樹脂進行回收使用。如去除電鍍廢液中的金屬離子，回收電影製片廢液里的有用物質等。6)濕法冶金及其他離子交換樹脂可以從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬。

H. 離子交換速度公式

沒有，沒去研究這,關鍵是跟水的流速和離子的狀態有關系，