去离子水是医药、食品、化工等工业部门所必须的基础原料 之一[1,2]，在高校的实验教学中，去离子水也被大量使用。过去实 验中心制备纯水采用蒸馏法和用纯水机制备。蒸馏法存在能耗高、 耗水量大的缺点；采用纯水机制备也有不足之处：投资成本高， 在达到一定产水量之后需更换离子交换柱[3]。为解决制备实验用 纯水中的高耗能、高耗水及高投资成本等问题，鼓励学生探究实 验能力，培养学生实验操作能力，采用离子交换树脂简易装置制 备去离子水[4]。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，是液相中的离子和固相中离子间所进行 的一种可逆性化学反应[5]。离子交换法中起核心作用的物质就是 离子交换树脂，树脂是一种具有网状结构的有机高分子聚合物， 分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。关于不同离子交换树脂 组合对制备去离子水质的影响未见详细报道，本文在离子交换树 脂简易装置的基础上，通过改变不同离子交换树脂组合，探讨离 子交换树脂组合对制备去离子水质的影响，以制取廉价的高纯度 去离子水。 

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂 DDS-12A 数显电导率仪(上海越磁电子科技有限公司)，钠型 732 阳离子交换树脂(国药集团化学试剂有限公司)，氯型 717 阴离 子交换树脂(国药集团化学试剂有限公司)，层析柱(内径 DN=10 mm)，自来水(取自海南医学院实验室)，实验所用试剂均为分析纯。

1.2 方法 

1.2.1 离子交换法制备去离子水 在阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的总量相同、出水速率 和出水量保持一致的条件下，按表 1 的离子交换树脂组合，分别 进行实验，混合离子交换树脂为钠型 732 阳离子交换树脂和氯型 717 阴离子交换树脂按 1∶1 比例混合后的离子树脂。装柱和串联 各柱时，注意不能有混入气泡，否则会影响交换效果。用去离子 水淋洗树脂，使柱流出液 pH 均为 7.0，洗涤过程保持液面始终高 于树脂层。将自来水依次通过表 1 中的①、②、③离子交换树脂， 每种组合净化水过程均控制水流速度 1.0 mL/min。离子交换系统 流程见图 1 所示。

1.2.2 水质的检测 采用化学检测法和物理检测法，按表 1 和图 1 实验方案，依次取自来水、通过①交换树脂水、通过①、②交换树脂水、通过 ①、②、③交换树脂水进行水样质量检测。 化学检测法测为：采用试管试验测水样中的 Cl-、SO42-、Ca2+、 Mg2+。原理如下： Cl-用 AgNO3溶液鉴定 ：Cl-+Ag+=AgCl↓(白色)； SO42-用 BaCl2溶液鉴定：SO42-+Ba2+ =BaSO4↓(白色) Ca2+离子用钙指示剂鉴定：在 pH＞12 的溶液中，用钙指示剂 检验 Ca2+离子。若有 Ca2+离子存在，则与钙指示剂形成红色配合 物；若无 Ca2+离子存在，溶液呈无色。 Mg2+离子用镁试剂鉴定：在 pH=9~10 的溶液中，用镁试剂检 验 Mg2+离子。若有 Mg2+离子存在，则与镁试剂形成天蓝色沉淀； 若无离子存在，溶液呈无色。 物理检测法为：采用电导率仪测定水样的电导率大小，判断水样的纯度，每种水样测 3 次，取平均值记录结果。导电率越小， 离子含量越少，纯度越高。 

2 结果

2.1 化学检测法结果 化学检测法结果见表 2~5。

2.2 物理检测法结果 根据表 1，不同离子交换树脂组合，进行物理检测法测水质 质量，结果见表 6。

四种离子交换树脂组合净化水质的结果如图 2 所示。第四种 组合电导率数值最小，净化程度最好。根据《中国药典》，依据 电导率，将去离子水分为一般纯度，电导率 10 us/cm 以下，符合 国家试验室三级用水要求。中等纯度电导率 1 us/cm 以下，符合 国家实验室二级用水要求；超纯度型，电导率 0.1 us/cm，则满足 国家试验室一级用水要求。结合图 1 和表 6，第一种组合，一般 纯度要求，符合国家试验室三级用水要求。第四种组合，即自来 水依次通过混合离子交换树脂、混合离子交换树脂、混合离子交 换树脂的组合制备的去离子水达到中等纯度要求，符合国家实验 室二级用水要求，并且此种组合可以除自来水中的 Ca2+离子的效 果最好，几乎可以除净。

3 讨论 在阴、阳离子交换树脂量相同、出水速率和出水量保持一致 的情况下，通过将普通制水方法中阴、阳离子分装的方法改为混 合交换树脂装柱，取得了较好的效果。所制去离子水的水质好、纯度高，可以满足化学实验室学生实验用水质量的要求。原因是 阴、阳离子交换树脂混合均匀的交换柱，相当于串联了若干个阳 离子树脂交换柱和阴离子树脂交换柱。在经过阴阳混合离子交换 树脂时，阴、阳离子几乎同时被氢氧根离子和氢离子所取代而生 成水分子，而且不论在交换柱的什么部位，出水都是中性的，达 到了进一步纯化水的目的。使用的离子交换树脂经过再生处理， 还可以再次使用。本实验中制备得到的去离子水，在制药生产中 仅使用于一般清洗用水，如对大输液、制剂等注人人体肌肉和血 液的药物原料，必须采用蒸馏，杀菌等进一步处理，达到高质量 的注射用水。

去离子水是医药、食品、化工等工业部门所必须的基础原料 之一[1,2]，在高校的实验教学中，去离子水也被大量使用。过去实 验中心制备纯水采用蒸馏法和用纯水机制备。蒸馏法存在能耗高、 耗水量大的缺点；采用纯水机制备也有不足之处：投资成本高， 在达到一定产水量之后需更换离子交换柱[3]。为解决制备实验用 纯水中的高耗能、高耗水及高投资成本等问题，鼓励学生探究实 验能力，培养学生实验操作能力，采用离子交换树脂简易装置制 备去离子水[4]。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，是液相中的离子和固相中离子间所进行 的一种可逆性化学反应[5]。离子交换法中起核心作用的物质就是 离子交换树脂，树脂是一种具有网状结构的有机高分子聚合物， 分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。关于不同离子交换树脂 组合对制备去离子水质的影响未见详细报道，本文在离子交换树 脂简易装置的基础上，通过改变不同离子交换树脂组合，探讨离 子交换树脂组合对制备去离子水质的影响，以制取廉价的高纯度 去离子水。 

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂 DDS-12A 数显电导率仪(上海越磁电子科技有限公司)，钠型 732 阳离子交换树脂(国药集团化学试剂有限公司)，氯型 717 阴离 子交换树脂(国药集团化学试剂有限公司)，层析柱(内径 DN=10 mm)，自来水(取自海南医学院实验室)，实验所用试剂均为分析纯。

1.2 方法 

1.2.1 离子交换法制备去离子水 在阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的总量相同、出水速率 和出水量保持一致的条件下，按表 1 的离子交换树脂组合，分别 进行实验，混合离子交换树脂为钠型 732 阳离子交换树脂和氯型 717 阴离子交换树脂按 1∶1 比例混合后的离子树脂。装柱和串联 各柱时，注意不能有混入气泡，否则会影响交换效果。用去离子 水淋洗树脂，使柱流出液 pH 均为 7.0，洗涤过程保持液面始终高 于树脂层。将自来水依次通过表 1 中的①、②、③离子交换树脂， 每种组合净化水过程均控制水流速度 1.0 mL/min。离子交换系统 流程见图 1 所示。

1.2.2 水质的检测 采用化学检测法和物理检测法，按表 1 和图 1 实验方案，依次取自来水、通过①交换树脂水、通过①、②交换树脂水、通过 ①、②、③交换树脂水进行水样质量检测。 化学检测法测为：采用试管试验测水样中的 Cl-、SO42-、Ca2+、 Mg2+。原理如下： Cl-用 AgNO3溶液鉴定 ：Cl-+Ag+=AgCl↓(白色)； SO42-用 BaCl2溶液鉴定：SO42-+Ba2+ =BaSO4↓(白色) Ca2+离子用钙指示剂鉴定：在 pH＞12 的溶液中，用钙指示剂 检验 Ca2+离子。若有 Ca2+离子存在，则与钙指示剂形成红色配合 物；若无 Ca2+离子存在，溶液呈无色。 Mg2+离子用镁试剂鉴定：在 pH=9~10 的溶液中，用镁试剂检 验 Mg2+离子。若有 Mg2+离子存在，则与镁试剂形成天蓝色沉淀； 若无离子存在，溶液呈无色。 物理检测法为：采用电导率仪测定水样的电导率大小，判断水样的纯度，每种水样测 3 次，取平均值记录结果。导电率越小， 离子含量越少，纯度越高。 

2 结果

2.1 化学检测法结果 化学检测法结果见表 2~5。

2.2 物理检测法结果 根据表 1，不同离子交换树脂组合，进行物理检测法测水质 质量，结果见表 6。

四种离子交换树脂组合净化水质的结果如图 2 所示。第四种 组合电导率数值最小，净化程度最好。根据《中国药典》，依据 电导率，将去离子水分为一般纯度，电导率 10 us/cm 以下，符合 国家试验室三级用水要求。中等纯度电导率 1 us/cm 以下，符合 国家实验室二级用水要求；超纯度型，电导率 0.1 us/cm，则满足 国家试验室一级用水要求。结合图 1 和表 6，第一种组合，一般 纯度要求，符合国家试验室三级用水要求。第四种组合，即自来 水依次通过混合离子交换树脂、混合离子交换树脂、混合离子交 换树脂的组合制备的去离子水达到中等纯度要求，符合国家实验 室二级用水要求，并且此种组合可以除自来水中的 Ca2+离子的效 果最好，几乎可以除净。

3 讨论 在阴、阳离子交换树脂量相同、出水速率和出水量保持一致 的情况下，通过将普通制水方法中阴、阳离子分装的方法改为混 合交换树脂装柱，取得了较好的效果。所制去离子水的水质好、纯度高，可以满足化学实验室学生实验用水质量的要求。原因是 阴、阳离子交换树脂混合均匀的交换柱，相当于串联了若干个阳 离子树脂交换柱和阴离子树脂交换柱。在经过阴阳混合离子交换 树脂时，阴、阳离子几乎同时被氢氧根离子和氢离子所取代而生 成水分子，而且不论在交换柱的什么部位，出水都是中性的，达 到了进一步纯化水的目的。使用的离子交换树脂经过再生处理， 还可以再次使用。本实验中制备得到的去离子水，在制药生产中 仅使用于一般清洗用水，如对大输液、制剂等注人人体肌肉和血 液的药物原料，必须采用蒸馏，杀菌等进一步处理，达到高质量 的注射用水。