离子交换习题

㈠ 有关离子交换膜的化学习题

1·名称解释
离子交换膜——四氟乙烯同具有离子交换基团的全氟乙烯基醚单体的共聚物。全氟磺酸膜：电阻小、化学性能稳定；全氟羧酸膜：阻止OH- 迁移性能好，电流效率高；全氟磺酸—羧酸复合膜：既有全氟羧酸膜阻止OH-迁移性能好，电流效率高的优点，又具有全氟磺酸膜电阻小，化学性能稳定，氯气中氢含量少，膜使用寿命长等优点。

2·为什么盐水要进行二次精制？
解：如果精制盐水中含有较多的多价阳离子（如Ca 2+、Mg 2+、Al 3+、Fe 3+），则会增加精制盐水中Na+进行离子交换及渗过膜微孔的难度。工业上常将食盐水作二次精制处理，以除去多价阳离子，使其在允许的含量以内。在螯合塔中进行。螯合树脂。

3·离子交换膜法工艺过程？
答：一次盐水精制；二次盐水精制；电解；烧碱蒸发。

4·离子交换膜法电解工艺条件分析
解：(1) 饱和食盐水的质量。
（2) 电解槽的操作温度70-90℃。操作温度不能低于65℃。电解槽温度通常控制在70-90℃之间。
(3) 阴极液中NaOH的浓度。当阴极液中NaOH浓度上升时，膜的含水率就降低，膜内固定离子浓度上升，膜的交换能力增强，电流效率高。但是NaOH浓度过高，膜中OH－离子反渗透到阳极机会增多，使电流效率下降。
(4) 阳极液中NaCl的含量210g/L。

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㈡ 思考题及习题

1.一个没有防渗的污水渗坑，污水中的常规离子浓度中等，但NH₄-N、细菌及有机质含量很高，下伏为埋深4m的砂砾石含水层。监测结果表明，潜水硬度、NO₃-N及

浓度大大高于随近的天然水含量，但NHt-N浓度很低。试述潜水化学成分变化的水文地球化学假设（提示：从阳离子交换、氮转化及氧化还原反应去解析）。

2.在野外进行80×80cm，深180cm的大型土柱试验。土表面种植作物。灌溉水及175cm深处渗出水的分析结果如下：

水文地球化学基础

表中所列为试验开始后头20天渗出水的平均值，R-N为有机氮。试述什么样的水文地球化学作用使水渗过土柱后组分浓度变化？

3.某潜水含水层，上部为10m厚的粗砂，下部为夹有粘性土透镜体的中细砂，水位埋深4.5m。勘探及取样分析表明：上层水向下层流动，上部水中DO（溶解氧）为2—6mg/

为30—50mg/L，并已证明水中的

来自肥料；下部水中DO=0mg/L，

为微迹量。潜水主要受大气降水补给。试述水从上部含水层向下部含水层流动时，为什么

和DO急骤降低。

4.设用含NH₄-N50mg/L、Ca²⁺=60mg/L、Mg²⁺=12mg/L的污水灌溉，灌区潜水埋深2m，包气带土的CEC＝7.2meq/100g，连续灌溉稻田100天，灌溉面积为100m²，共灌污水1000m³，包气带土的容重为ρb=1.5g/cm³。假设污水中的

全部被包气带土层吸附，100m²灌区下包气带土层的

吸附容量是多少？地下水是否受

污染？（提示：参考本章例题l；答案：包气带土层的

吸附容量为89.64kg。）

5.为什么Cr比Hg、Pb、Cd更易污染地下水？

6.某一铅锌矿酸性矿坑排水pH=3,Pb²⁺=4mg/L，当酸性矿坑排水流过灰岩时，产生下列反应：

水文地球化学基础

结果，pH上升到7.8,Pb2＋降至0.3mg/L。流动过程中Eh变化很小。试述pH上升，Pb2＋下降的原因，并列出相应的化学反应式。

7.在实验室进行F^-的吸附平衡试验，取得下列数据：C，溶液中F^-的平衡浓度；S土中吸附的F^-。

水文地球化学基础

请用作图法（或回归法），求得Langmuir等温吸附方程，并求得S_m。（答案：Langm-uir等温吸附方程，C/S=0.0184+0.00439C,r=0.9980,S_m=227.8mg/kg）。

8.德国某地，潜水被含砷的烟道冲洗水污染。1971年，地下水中As的平均值为22.7mg/L,Fe²⁺为0.2—140mg/L;1976.10—1977.5期间，将KMnO₄浓度为2000mg/L的水通过17个灌注孔注入含水层，共注入KMnSO₄29kg。结果地下水中As浓度迅速下降到0.06mg/L。问：（1）处理前（1971年），地下水中砷的存在形式；（2）注入KMnO₄后，地下水中砷的存在形式，地下水中砷浓度为什么迅速降低。

9.已知沉积物中的f_0c=0.01，三氯乙烯、四氯乙烯、林丹及DDT的lgK_0wc值分别为2.29、2.60、3.72和6.19。计算这四种有机化合物的K_0c和K_d值，并说明哪种有机化合物在沉积物中最易迁移，哪种最难迁移。〔提示：应用公式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值分别为（L/kg）:419.5、618.5、2515.8、55508.1和4.20、6.19、25.16、555.1〕。

10.为什么微生物（细菌和病毒）不会形成大面积的地下水污染？为什么地下水的微生物污染常出现在雨后？

11.下述为研究区的背景值（或背景区间值），以及水样A、B和C的实测浓度，请评价三个水样的污染程度（用综合污染指数法）。

12.地下水污染评价与地下水环境质量评价有何异同？

13.地下水水源地保护带中，一级防护带及二级附护带划分原则及方法有何异同？

14.地质环境元素丰度对人体健康有何影响？并举例说明。

水文地球化学基础

单位lmg/L。