离子交换速度的因素

A. 离子交换实验中，不同交换速度下处理出水的总硬度应如何变化为什么

水的硬度是指水中含有盐的量，量越大，则表明硬度越高，检验水硬度最方便的方法是取要检验的水，然后让肥皂在水中溶解，之后搅拌，观察是否有泡末产生，泡末越多表明硬度越小，反之则越大。所谓软水处理就是除掉其中的盐分，方法就很多的比如：蒸馏，用活性炭等。1、煮沸法（只适用于暂时硬水）煮沸暂时硬水时的反应： Ca(HCO3)2 =CaCO3 ↓+H2O+CO2↑ Mg(HCO3)2 =MgCO3↓ +H2O+CO2↑ 由于CaCO3不溶，MgCO3 微溶，所以碳酸镁在进一步加热的条件下还可以与水反应生成更难溶的氢氧化镁： MgCO3 +H2O = Mg(OH)2 ↓+CO2↑ 由此可见水垢的主要成分为CaCO3和Mg(OH)2 2、药剂软化法工业上的经典水质处理方法是药剂软化法，如加入石灰(CaO)、磷酸钠等。加入石灰，可使水中的二氧化碳、碳酸氢钙和碳酸氢镁生成碳酸钙和氢氧化镁的沉淀，对永久硬度大的硬水，可再加适量纯碱。软化时石灰添加量，根据经验，每降低一千升水中暂时硬度一度，需加纯氧化钙10克。反应过程中，镁都是以氢氧化镁的形式沉淀，而钙都是以碳酸钙的形式沉淀。 3、离子交换法它是利用离子交换剂，把水中的离子与离子交换剂中可扩散的离子进行交换作用，使水得到软化的方法。饮料用水大都采用有机合成离子交换树脂作离子交换剂。在处理水时，先让水从阳柱自上而下通过，使水中的金属离子被阳离子交换树脂吸附，阳离子交换树脂中的氢离子被交换到水中去；然后再通过阴柱，使水中的阴离子被阴离子树脂吸附，阴离子树脂将氢氧根离子交换到水中，和氢离子化合成水，使水得到净化。工业上用于软化水的离子交换剂有磺化煤、离子交换树脂等。它们都是具有复杂结构的物质，为简便起，用NaR表示。当硬水通过装有离子交换剂的装置时，发生离子交换作用： 2NaR＋Ca2+ --> CaR2＋2Na＋ 2NaR＋Mg2+ --> MgR2＋2Na+ 硬水中的Ca2+、Mg2+被离子交换剂吸附而离开溶液，因此从装置中流出的水就成为软水。离子交换剂因离子交换作用的不断进行而逐步丧失功能，因此需要在一定时间内进行再生，即用Na+把它所吸附的Ca2+、Mg2+置换出来，从而恢复它软化水的能力。 4、电渗析和超滤技术电渗析法是在外加直流电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对水中离子的选择透过性，使水中阴、阳离子分别通过阴、阳离子交换膜向阳极和阴极移动，从而达到净化作用。这项技术常用于将自来水制备初级纯水。反渗透法（超滤技术）是以压力为驱动力，提高水的压力来克服渗透压，使水穿过功能性的半透膜而除盐净化。反渗透法也能除去胶体物质，对水的利用率可达75％以上；反渗透法产水能力大，操作简便，能有效使水净化到符合国家标准。 5、蒸馏法：只适用于制备少量无Ca2+、Mg2+的特殊用水。 6、离子膜电解法：是在离子交换树脂基础上发展起来的新技术，主要用于海水和苦咸水的淡化、工业用水和超纯水的制备。

B. 什么是离子交换过程,影响离子交换过程的因素有哪些

离子交换是借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的.它是一种属于传质分离过程的单元操作.
离子交换法
一、前言
离子交换法(ion exchange process)是液相中的离子和固相中离子间所进行的的一种可逆性化学反应,当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时,便会被离子交换固体吸附,为维持水溶液的电中性,所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中.
离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状,其大小约为0.1mm,其离子交换能力依其交换能力特征可分：
1.
强酸型阳离子交换树脂：主要含有强酸性的反应基如磺酸基（－SO3H）,此离子交换树脂可以交换所有的阳离子.
2.
弱酸型阳离子交换树脂：具有较弱的反应基如羧基（－COOH基）,此离子交换树脂仅可交换弱碱中的阳离子如Ca2+、Mg2+,对于强碱中的离子如Ca2+、K+等无法进行交换.
3.
强碱型阴离子交换树脂：主要是含有较强的反应基如具有四面体铵盐官能基之－N+(CH3)3,在氢氧形式下,－N+(CH3)3OH-中的氢氧离子可以迅速释出,以进行交换,强碱型阴离子交换树脂可以和所有的阴离子进行交换去除.
4.
弱碱型阴离子交换树脂：具有较弱的反应基如氨基,仅能去除强酸中的阴离子如SO42-,Cl－或NO3－,对于HCO3－,CO32－或SiO42－则无法去除.
不论是离子交换树脂或是沸石,都有其一定的可交换基浓度,称为离子交换容量(ion exchange capacity).对阳离子交换树脂而言,大约在200~500meq/100g.因为阳离子交换为一化学反应,故必须遵守质量平衡定律.离子交换树脂的一般方程式可以表示如下：
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离子交换的基本知识
为了除去水中离子态杂质,现在采用得最普遍的方法是离子交换.这种方法可以将水中离子态杂质清除得以较彻底,因而能制得很纯的水.所以,在热力发电厂锅炉用水的制备工艺中,它是一个必要的步骤.
离子交换处理,必须用一种称做离子交换剂的物质（简称交换剂）来进行.这种物质遇水时,可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换,离子交换剂的种类很多,有天然和人造、有机和无机、阳离子型和阴离子型等之分,大概情况如表所示.此外,按结构特征来分,还有大孔型和凝胶型等.
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C. 离子交换树脂的交换速率为什么很重要

离子交换树脂的交换速率很重要，因为这个树立关乎到交换树脂的正常运转状况，如果交换速率不在正常范围之内，则会导致交换树脂出现故障。

D. 影响阳离子交换能力的因素有哪些

土壤溶液中的阳离子进行交换，称为阳离子的交换作用。影响因素有——（1）阳内离子的代换能力随容离子价数的增加而增大，因为高价阳离子的电荷量大、电性强所以代换能力也大，各种阳离子代换力的大小顺序：Na+<K+<NH4+<Mg2+<Ca2+<H+<Al3+<Fe3+（2）等价离子代换能力的大小，随原子序数的增加而增大（3）离子运动速度愈大，交换力愈强（4）阳离子的相对浓度及交换生成物的性质。
影响土壤阳离子交换量的因素有:阳离子交换量：每千克干土中所含的全部阳离子总量，以厘摩尔（+）每千克土或 c mol(+)kg的-1次幂表示。影响因素——（1）胶体的种类，有机胶体>无机胶体，有机质高的>有机质低的，次生铝硅酸盐（2:1>1:1）>次生氧化物（2）溶液的pH值（3）土壤质地，质地愈细交换量愈高。

E. 影响离子交换器工作层厚度的因素有哪些

工作层厚度是影响离子交换树脂利用率的主要因素。从运行角度来讲影响工作层内厚度的因素有以下容几个方面：
1) 离子交换反应选择性越强，交换反应速度越快，工作层越薄。
2) 树脂的颗粒越大，单位体积树脂的比表面积越，离子在树脂中的扩散也越慢，工作层越厚。
3) 进水中离子浓度越高，交换反应所需时间越长，工作层越厚。
4) 水的流速越大，水与树脂的接触时间越短，工作层越厚。
5) 水温越高，树脂表面覆盖的水膜越薄，交换反应越快，工作层越薄。相对树脂的影响要比强型树脂的影响更为明显。

F. 在进行离子交换操作过程中，为什么要控制流出液的流速，如太快，将会

保持液面下是防止表层树脂干燥，没有交换效果还有水对树脂的冲击，造成树脂浮游，还有会带人空气，造成气穴，影响树脂装填规整，影响交换效果。

控制水的流量是保证水与树脂能有充分的接触时间完成交换，否则流量太快可能有部分水分子没有充分作用，达不到交换效果，一般保证每小时5倍树脂体积的流量比较合适。

溶液中待交换的离子与交换树脂中的离子交换有一个过程：溶液中待交换的离子向树脂颗粒表面迁移并通过树脂表面的边界水膜，进入树脂内部的孔道与树脂的离子交换，被交换下的离子再从树脂孔道往外移动，穿孔树脂膜到溶液中，这个交换过程是需要一定时间的。

如果待处理的液体流速太快，就有一部份离子来不及交换，造成泄漏,影响处理质量；如果速度太慢就会减小处理流量，降低处理效率.所以要控制液体流速。

(6)离子交换速度的因素扩展阅读：

水溶液中的一些阳离子进入反离子层，而原来在反离子层中的阳离子进入水溶液，这种发生在反离子层与正常浓度处水溶液之间的同性离子交换被称为离子交换作用。

离子交换主要发生在扩散层与正常水溶液之间，由于黏土颗粒表面通常带的是负电荷，故离子交换以阳离子交换为主，故又称为阳离子交换。离子交换严格服从当量定律，即进入反离子层的阳离子与被置换出反离子层的阳离子的当量相等。

G. 离子交换速度公式

没有，没去研究这,关键是跟水的流速和离子的状态有关系，

H. 影响土壤阳离子交换量大小的因素有哪些

不同土壤的阳离子交换量不同，主要影响因素：a,土壤胶体类型，不同类型的土壤专胶体其阳离子交换量差属异较大，例如，有机胶体>蒙脱石>水化云母>高岭石>含水氧化铁、铝。b,土壤质地越细，其阳离子交换量越高。c,对于实际的土壤而言，土壤黏土矿物的SiO2/R2O3比率越高，其交换量就越大。d,土壤溶液pH值，因为土壤胶体微粒表面的羟基（OH）的解离受介质pH值的影响，当介质pH值降低时，土壤胶体微粒表面所负电荷也减少，其阳离子交换量也降低；反之就增大。土壤阳离子交换量是影响土壤缓冲能力高低，也是评价土壤保肥能力、改良土壤和合理施肥的重要依据。