硫酸钙卫生标准2760

硫酸钙地板承载测试压力的行业标准为300kg。

特点：1、强度高,永久平整，防火不燃A级，水浸泡不变形。

2、用ABS包边，防静电地板用PVC导静电装饰边条。

3、装饰面层根据用户的喜好和应用可有很多选择。

4、底板一般为镀锌钢板，保护板芯，增加承重。

5、可随时轻易搬移至新处所，完全符合经济效益。

硫酸钙地板采用无毒未经漂白的植物纤维作为加固材料，结合凝固成的硫酸钙晶体，并经过脉冲压制工序制作而成。因其环保、防火、高强度、平整等诸多方面优势，已成为架空地板家族中最为广泛使用的材料。

井水硬度检测方法

地下水一般硬度过高，直接采用地下水烧水，水烧开后，容易在锅底留下白色水垢，所以你知道水硬度检测方法吗?今天小编将重点介绍农村井水硬度检测方法。

硬水是指含有更多可溶性钙盐和镁盐的水，其中含有碳酸氢钙，更多的碳酸氢镁被称为临时硬水，这种水煮沸后，可溶性钙。镁盐变成碳酸盐(石头的主要成分之一)，大多数分析井水是临时硬水硫酸钙(石膏的主要成分)。硫酸镁较多的水被称为永久硬水，这种水煮沸时，盐不能沉淀，海水是永久硬水。

与硬水不同，软水只含少量或不含可溶性钙盐.镁盐水，煮沸时无明显变化。

人们把水的软度和硬度分为许多度，统称为硬度，可分为0~30度(德国分类法)，0~4度称为非常软的水，26~30度称为非常硬的水。将肥皂放入软水中很容易产生大量的泡沫，而硬水中的钙盐。镁盐可以与肥皂一起产生沉淀，使肥皂失去污水去除能力，不易产生泡沫。如果将硬水用作锅炉水，会产生更多的污垢并附着在锅炉壁上，阻碍传热，燃烧更多的燃料，甚至使锅炉产生裂缝，引起爆炸。通常里烧水的锅壁上的白色污垢是硬水加热产生的沉淀物。人们经常喝太硬的水不利于健康，所以现在提倡喝处理过的水，工业上也会软化硬水，然后使用。

在食品工业中，它的正式名称被称为“食品添加剂硫酸钙”，俗称“食用石膏”，它只能使用天然石膏生产，严禁化学石膏添加。它在食品中的应用已经有了几千年的历史，在中国最初的应用就是大家普遍熟悉的点豆腐，随着社会的发展，被实践严格检验的安全、无毒的食品添加剂硫酸钙（食用石膏）在食用工业中的应用越来越广泛。

一、食品添加剂硫酸钙（石膏）的产品分类

食品添加剂硫酸钙（石膏）有两个子类，但是在实际生产中有三个产品系列。

1、CaSO4·2H2O 二水硫酸钙，硫酸钙的二水形式，约含20％左右的结晶水。产品只能选用最好的天然石膏矿石（一般为纤维石膏）经过层层筛选严格分级去杂提存生产，因为全部采用物理方法，污染少，天然健康，是追求品质（除对温度和水份有特殊要求外）的客户首要选择。此种工艺目前为世界各国石膏生产企业普遍所采用。

2、CaSO4无水硫酸钙，为天然石膏矿石经高温煅烧脱水、粉磨而成。根据生产工艺的不同，又可以分为两个小类：

（1）传统工艺生产：产品选用普通的天然石膏矿石（一般为带泥土未分级纤维石膏），与煤、干材等燃料直接接触经高温煅烧脱水冷却后去杂处理、粉磨而成。因与煤等燃料直接接触，有硫化氢（H2S）、二氧化硫（SO2）等气味残留，产品绝大部分应用于传统豆制品工业等低端食品行业中。目前此种工艺仅在中国的生产企业中得到应用。

（2）现代工艺生产：产品也只选用选用最好的天然石膏矿石（一般为纤维石膏）经过分级、去杂、间接煅烧等复杂工艺生产制造而成。因其无嗅无味，高纯高白高亮，广泛应用于对温度和水份、白度等有特殊要求的中高端客户。因工艺复杂，能耗高昂，目前在世界上仅仅少数几家石膏企业生产，在中国也就仅我们公司一家能供应。

二、食品添加剂硫酸钙（石膏）在世界各国执行的标准介绍

1、在中国，2008年6月1日前执行的是在2008年6月1日前执行的是GB1892－1980国家标准，规定的产品分类只有半水硫酸钙（CaSO4·1／2H2O），硫酸钙主含量为不低于95％；在2007年10月，中华人民共和国卫生部组织专家对这个实行了20多年的标准进行了修订，参照美国FCC的标准，制定了最新的GB1892－2007《食品添加剂硫酸钙》国家标准，从2008年6月1日起执行，硫酸钙主含量为不低于98％，微量元素的含量要求也更加严格；同时对检定方法进行了新的修订。 指 标 名 称 GB1892－1980 GB1892－2007

分类 CaSO4?1/2 H2O CaSO4?2 H2O CaSO4

硫酸钙（CaSO4）（以干基计），％ ≥ 95 98 98

重金属（以Pb计），％ ≤ 0.001 0.0002 0.0002

砷(As)，％ ≤ 0.0002 0.0002 0.0002

氟化物（以F计），％ ≤ 0.005 0.003 0.003

硒(Se)，％ ≤ － 0.003 0.003

干燥减量，％ ≤ － 1.5 19.0～23.0

2、在美国，美国食品化学品法典（FCC）第五版（2004）《食品添加剂 硫酸钙》（英文版）强制标准，对食品添加剂 硫酸钙的化学成份、性状、用途、成份组成、包装与存储要求等内容进行了详细的规范。

3、日本也在食品添加剂公定书（第六版）中也专门制定了《食品添加剂 硫酸钙》标准，用于规范硫酸钙在食品中的应用。（见表格－2）

项目 指标

GB1892－2007 FCC(Ⅴ) 日本食品添加剂公定书（第六版）

CaSO4 CaSO4·2H2O CaSO4 CaSO4·2H2O

硫酸钙（CaSO4）质量分数（以干基计）/% 98 98 98 98 CaSO4·2H2O

98～105

铅（Pb）质量分数/%≤ 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.002

砷（As）质量分数/%≤ 0.0002 0.0002 - - 0.0004（以As2O3计）

氟化物（F）质量份数/% ≤ 0.005 0.003 0.003 0.003 -

干燥减重质量份数 /% ≤1.5 19.0-23.0 ≤1.5 19.0-23.0 18.02～24

硒（Se）质量分数/%≤ 0.003 0.003 0.003 0.003 -

易碳化物 - - - - 合格

氯化物（Cl）质量份数/%≤ - - - - 0.21

游离碱 - - - - 合格

三、食品添加剂硫酸钙（石膏）的用途

有人曾估计在食品中硫酸钙至少有100多种用途。

硫酸钙食品中的用途包括：营养剂，酵母激活剂，面团性质改性剂，固化剂，螯和剂，胶凝剂，发酵粉，载体，填料，pH调节剂，研磨剂。在这些用途中它主要被用在烘焙食品中。作为固化剂它被用在罐装马铃薯、西红柿、胡萝卜、菜豆和胡椒粉中。硫酸钙也被作为一种成分用于糖果蜜饯，冰激凌和其他冷冻的甜品中。硫酸钙也被用在啤酒酿造中，在麦芽处理过程中添加此产品作为增加水中钙离子的含量。硫酸钙在用于与食品接触的清洗剂中被用作研磨剂。硫酸钙也被用在化妆品和牙膏中。

1、中国在卫生部于2007年颁发的GB2760－2007《食品添加剂卫生标准》中列举了四种用途，分别是稳定剂和凝固剂、作为过氧化苯甲酰稀释剂（又称为面粉处理剂）、酸度调节剂（又称为PH调节剂）、增稠剂。

2、美国美国的FDA（美国食品药物管理局）公布的用途包括： （见表格－3）

硫酸钙在FDA中被允许的 用途

用途 符合21 CFR的项

抗粘接剂 170.3(o)(1)

着色剂 170.3(o)(4)

面团性质改良剂 170.3(o)(6)

干燥剂 170.3(o)(7)

固化剂 170.3(o)(10)

面粉处理剂 170.3(o)(13) 、170.3(o)(14)

发酵剂 170.3(o)(17)

营养支持剂 170.3(o)(20)

PH调节剂 170.3(o)(23)

加工助剂 170.3(o)(24)

稳定剂和增稠剂 170.3(o)(28)

配合剂 170.3(o)(31)

组织形成剂 170.3(o)(32)

来源：21 CFR 184.1230(c)

四、食品添加剂硫酸钙（石膏）的使用范围

1、中国的食品添加剂的使用范围是通过卫生部于2007年颁发的GB2760－2007《食品添加剂卫生标准》，标准及其补充通告规定了详细的使用范围及用量，是目前中国食品添加剂硫酸钙使用范围的法律依据。（见表格－4）

截止到2008年卫生部公告27号 2008年12月11日

2、美国的FDA（美国食品药物管理局）也公布认可了硫酸钙的使用范围。

硫酸钙在GMP被允许的最大限量

产品类别 限量（％） 符合21 CFR的项

烘焙类 1.30% 170.3(n)(1)

蜜饯甜品 3.00% 170.3(n)(9)

冷冻甜点 0.50% 170.3(n)(20)

胶状布丁 0.40% 170.3(n)(22)

谷类产品和面点制品 0.50% 170.3(n)(23)

加工蔬菜类 0.35% 170.3(n)(23)

其他食品类 0.07% 184.1230(d)

二水硫酸钙的标准摩尔生成焓是-1434.11kj/mol.

标准摩尔生成焓，指在标准状态即压力为100kPa，一定温度下时，由元素最稳定的单质生成生成1mol纯化合物时的反应焓变。

但有少数例外，例如，磷的最稳定单质是黑磷，其次是红磷，最不稳定的是白磷，但是磷的指定单质是白磷。因为白磷比较常见，结构简单，易制得纯净物。

标准摩尔生成焓的符号为ΔfHΘm，下表f表示生成(formation)，下标m表示反应进度为ε=1mol，上标Θ表示标准状态。单位是kJ/mol或kJ·mol-1。有时也称标准生成热(standard

heat

of

formation)，这是因为恒压反应热在数值上等于焓变。

化学品名称：硫酸钙 (CaSO4)

化学品描述：

化学式CaSO4。式量136.14。白色固体。密度2.61克/厘米3。熔点1450℃。带两个分子结晶水的叫做石膏或生石膏（CaSO4·2H2O）。将石膏加热到150-170℃时，大部分结晶水失去，变成熟石膏（CaSO4·1/2H2O）。CaSO4溶解度不大，其溶解度呈特殊的先升高后降低状况。如10℃溶解度为0.1928g／100g水(下同)，40℃为0.2097，100℃降至0.1619。

用途：可用作磨光粉、纸张填充物、气体干燥剂以及医疗上的石膏绷带，也用于冶金和农业等方面。水泥厂也用石膏调节水泥的凝固时间。

制法：一般由天然产出。也是磷酸盐工业和某些其他工业的副产品。

硫酸钙(CaSO4)无色正交或单斜晶体，单斜晶体熔点1450℃，1193℃正交转单斜晶体。密度2.61g／cm3，微溶于水。1200℃以上可以分解：

2CaSO4 === 2CaO+2SO2↑+O2↑

高温下跟碳作用可生成硫化钙和二氧化碳。生石膏CaSO4•2H2O是天然矿物，为白、浅黄、浅粉红至灰色的透明或半透明的板状或纤维状晶体。性脆，128℃失1.5H2O，163℃失2H2O。工业上将生石膏加热到150℃脱水成熟石膏CaSO4•1/2H2O(或烧石膏)，加水又转化为CaSO4•2H2O。据此可用于石膏绷带、制作石膏模型、粉笔、工艺品、建筑材料。石膏还用为水泥调速剂以控制其硬化速度。油漆腻子、纸张填料也用到石膏，日常点豆腐可用它为凝结剂。农业上施用石膏以降低土壤的碱性。石膏矿与煤炭于高温可制得SO2用于生产硫酸。CaSO4溶解度不大，其溶解度呈特殊的先升高后降低状况。如10℃溶解度为0.1928g／100g水(下同)，40℃为0.2097，100℃降至0.1619，使溶解硫酸钙的硬水在高压锅炉(可达400℃)中结垢，造成危害，应于事前用Na2CO3使CaSO4转化为更难溶的CaCO3沉淀而除去(使硬水软化)。在大理石遇稀H2SO4时因生成微溶CaSO4包于大理石表面阻碍与酸的接触，使反应停止，故不能用稀H2SO4与大理石制取CO2。

硝酸钙

第一部分：化学品名称

化学品中文名称： 硝酸钙

化学品英文名称： calcium nitrate

中文名称2： 钙硝石

英文名称2： lime nitrate

技术说明书编码： 575

CAS No.： 13477-34-4

分子式： Ca(NO3)2.4H2O

分子量： 236.15

第二部分：成分/组成信息

有害物成分 含量 CAS No.

硝酸钙 ≥99.0% 13477-34-4

第三部分：危险性概述

危险性类别：

侵入途径：

健康危害： 吸入本品粉尘，对鼻、喉及呼吸道有刺激性，引起咳嗽及胸部不适等。对眼有刺激性。长期反复接触粉尘对皮肤有刺激性。

环境危害：

燃爆危险： 本品助燃，具刺激性。

第四部分：急救措施

皮肤接触： 脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗。

眼睛接触： 提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。

吸入： 迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。

食入： 饮足量温水，催吐。就医。

第五部分：消防措施

危险特性： 强氧化剂。受热分解，放出氧气。与还原剂、有机物、易燃物如硫、磷或金属粉末等混合可形成爆炸性混合物。燃烧分解时, 放出有毒的氮氧化物气体。受高热分解，产生有毒的氮氧化物。

有害燃烧产物： 氮氧化物。

灭火方法： 消防人员须佩戴防毒面具、穿全身消防服，在上风向灭火。雾状水、砂土。切勿将水流直接射至熔融物，以免引起严重的流淌火灾或引起剧烈的沸溅。

第六部分：泄漏应急处理

应急处理： 隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。不要直接接触泄漏物。勿使泄漏物与还原剂、有机物、易燃物或金属粉末接触。小量泄漏：用大量水冲洗，洗水稀释后放入废水系统。大量泄漏：用塑料布、帆布覆盖。然后收集回收或运至废物处理场所处置。

第七部分：操作处置与储存

操作注意事项： 密闭操作，加强通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴安全防护眼镜，穿聚乙烯防毒服，戴氯丁橡胶手套。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。避免产生粉尘。避免与还原剂、酸类接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。

储存注意事项： 储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与还原剂、酸类等分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。

第八部分：接触控制/个体防护

职业接触限值

中国MAC(mg/m3)： 未制定标准

前苏联MAC(mg/m3)： 1

TLVTN： 未制定标准

TLVWN： 未制定标准

监测方法：

工程控制： 生产过程密闭，加强通风。提供安全淋浴和洗眼设备。

呼吸系统防护： 可能接触其粉尘时，建议佩戴自吸过滤式防尘口罩。

眼睛防护： 戴安全防护眼镜。

身体防护： 穿聚乙烯防毒服。

手防护： 戴氯丁橡胶手套。

其他防护： 工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作完毕，淋浴更衣。保持良好的卫生习惯。

第九部分：理化特性

主要成分： 含量≥99.0％。

外观与性状： 无色透明单斜结晶或粉末。

pH：

熔点(℃)： 45

沸点(℃)： 无资料

相对密度(水=1)： 1.9

相对蒸气密度(空气=1)： 无资料

饱和蒸气压(kPa)： 无资料

燃烧热(kJ/mol)： 无意义

临界温度(℃)： 无意义

临界压力(MPa)： 无意义

辛醇/水分配系数的对数值： 无资料

闪点(℃)： 无意义

引燃温度(℃)： 无意义

爆炸上限%(V/V)： 无意义

爆炸下限%(V/V)： 无意义

溶解性： 易溶于水、液氨、丙酮、醇、乙醇，不溶于浓硝酸。

主要用途： 用于制造烟火、炸药、火柴、肥料等。

其它理化性质：

第十部分：稳定性和反应活性

稳定性：

禁配物： 强还原剂、强酸、磷、铝、硫。

避免接触的条件：

聚合危害：

分解产物：

第十一部分：毒理学资料

急性毒性： LD50：3900 mg/kg(大鼠经口)

LC50：无资料

亚急性和慢性毒性：

刺激性：

致敏性：

致突变性：

致畸性：

致癌性：

第十二部分：生态学资料

生态毒理毒性：

生物降解性：

非生物降解性：

生物富集或生物积累性：

其它有害作用： 该物质对环境可能有危害，在地下水中有蓄积作用。

第十三部分：废弃处置

废弃物性质：

废弃处置方法： 根据国家和地方有关法规的要求处置。或与厂商或制造商联系，确定处置方法。

废弃注意事项：

第十四部分：运输信息

危险货物编号： 51057

UN编号： 1454

包装标志：

包装类别： O53

包装方法： 塑料袋或二层牛皮纸袋外全开口或中开口钢桶（钢板厚0.5 毫米，每桶净重不超过50公斤），零担再装入透笼木箱；塑料袋或二层牛皮纸袋外普通木箱；螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶（罐）外普通木箱。

运输注意事项： 铁路运输时应严格按照铁道部《危险货物运输规则》中的危险货物配装表进行配装。运输时单独装运，运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材。严禁与酸类、易燃物、有机物、还原剂、自燃物品、遇湿易燃物品等并车混运。运输时车速不宜过快，不得强行超车。运输车辆装卸前后，均应彻底清扫、洗净，严禁混入有机物、易燃物等杂质。

第十五部分：法规信息

法规信息 化学危险物品安全管理条例 (1987年2月17日国务院发布)，化学危险物品安全管理条例实施细则 (化劳发[1992] 677号)，工作场所安全使用化学品规定 ([1996]劳部发423号)等法规，针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定；常用危险化学品的分类及标志 (GB 13690-92)将该物质划为第5.1 类氧化剂

1.把粉笔灰溶于水，取少量上层澄清液（由于硫酸钙是微溶的，所以取上层澄清液）

2.把澄清液分为两份，在其中一份加入含HNO3的Ba（NO3)2，生成不溶于硝酸的白色沉淀，说明含SO4 2-硫酸根离子

3.在另一份加入碳酸钠，如果生成白色沉淀，再加入盐酸，有气泡产生，把产生的气泡通入澄清石灰水，产生白色沉淀，说明含Ca2+

　离子交换树脂是分子中含有活性基团而能与其它物质进行离子交换的高分子化合物。含有酸性基团而能与其它物质交换阳离子的称为阳离子交换树脂。含有碱性基团而能与其它物质交换阴离子的称为阴离子交换树脂。本实验中，用强酸型阳离子交换树脂（732型）交换硫酸钙饱和溶液的Ca2+。其交换反应为：由于CaSO4是微溶盐，其溶解部分除Ca2+和SO42-外，还有离子对形式的CaSO4存在于水溶液中，因此饱和溶液中存在着离子对和简单离子间的平衡： (1) 当溶液流经交换树脂时，由于Ca2+离子被交换，（1）式平衡向右移动，CaSO4（aq）离解，结果全部Ca2+被交换为H+，从流出液的C（H+），可计算CaSO4的摩尔溶解度s: s＝c（Ca2+）＋c（CaSO4（aq））＝（2） c（H+）值可用标准NaOH溶液滴定来求得。若取25.00mL CaSO4饱和溶液，则： C（H+）＝因此， S＝ 再从溶解度计算CaSO4的溶度积：

设饱和CaSO4溶液中，Ca2+离子浓度为c，

SO42-离子浓度也为c，

由（2）式得CaSO4(aq)浓度为S－C。

由（1）式平衡时

Kdθ称为离子对解离常数。25℃时，CaSO4饱和液Kdθ＝5.2×10-3，则25℃时：C2＋5.2×10-3C－5.2×10-3×s＝0 解得C ＝按溶度积定义得Kspθ＝C（Ca2+）?C（SO42-）＝C2

由于25℃时，Kspθ＝2.45×10-5，它是由饱和液中钙离子活度与硫酸根离子活度的乘积，所以从实验计算得到的Kspθ值一般大于此值。而实际溶解度，由于考虑了CaSO4的分子溶解度，在25℃左右测定值应该较正确。详见本实验后[附注]。

CaSO4溶解度的文献值： 温度℃1102030溶解度mol·L－11.29×10-21.43×10-21.5×10-21.54×10-2 CaSO4离子对解离常数文献值： 温度℃254050Kdθ（4.90±0.1）×10-3

5.2×10-3（4.14±0.1）×10-3（3.63±0.1）×10-3 CaSO4饱和溶液的制备：过量CaSO4（分析纯）加到蒸馏水中，加热到80℃搅动，冷却至室温，实验前过滤。

1、用于面粉营养元素的强化：当对面粉中某些特殊的微量元素加以追求时，就需要向面粉中添加一定量的营养补充剂来满足特殊需求。钙在很多食品中都被特别的提高，其中在像面粉这种日常食品中添加钙更能满足人们对钙的需求，硫酸钙被作为其中一种营养强化剂被应用于面粉。

2、改善水的硬度：水是面包加工的四大基础原料之一，面包加工对所用水的水质也有其特定的要求，水质的好坏与面包加工过程及最终品质密切相关。面包加工用水要求硬度应适中，即8—16度。过硬与过软的水均不适于面包加工。

扩展资料：

注意事项：

1、经食品毒理学安全性评价证明，在其使用限量内长期使用对人安全无害。

2、不影响食品自身的感官性状和理化指标，对营养成分无破坏作用。

3、食品添加剂应有中华人民共和国卫生部颁布并批准执行的使用卫生标准和质量标准。

4、食品添加剂在应用中应有明确的检验方法。

5、使用食品添加剂不得以掩盖食品腐败变质或以参杂、掺假、伪造为目的。

6、不得经营和使用无卫生许可证、无产品检验合格及污染变质的食品添加剂。

7、食品添加剂在达到一定使用目的后，能够经过加工、烹调或储存而被破坏或排除，不摄入人体则更为安全。

参考资料来源：百度百科-硫酸钙

参考资料来源：百度百科-食品添加剂

实验2-7 难溶强电解质溶度积常数Ksp的测定

一、 实验目的

1、 了解极稀溶液浓度的测量方法；

2、 了解测定难溶盐Ksp的方法；

3、 巩固活度、活度系数、浓度的概念及相关关系。

二、 实验原理

在一定温度下，一种难溶盐电解质的饱和溶液在溶液中形成一种多项离子平衡，一般表示式为：

这个平衡常数Ksp称为溶度积常数，或简称溶度积，严格地讲Ksp应为相应个离子活度的乘积，因为溶液中个离子有牵制的作用，但考虑的难容电解质饱和溶液中离子强度很小，可警世的用浓度来代替活度。

就AgCl而言

从上式可知，若测出难溶电解质饱和溶液中个离子的浓度，就可以计算出溶度积Ksp。因此测量最终还是测量离子浓度的问题。若设计出一种测量浓度的方法，就找到了测量Ksp的方法。

具体测量浓度的方法，包括滴定法（如AgCl溶度积的测定），离子交换法（如CuSO4溶度积的测定），电导法（如AgCl溶度积的测定），离子电极法（如氯化铅溶度积的测定），电极电势法（Ksp与电极电势的关系），即分光光度法（如碘酸铜溶度积的测定）等，以下分别加以介绍。

Ⅰ、硫酸钙溶度积常数的测定（离子交换法）

一、 实验目的

1、 练习使用离子交换树脂的方法；

2、 了解离子交换测硫酸钙溶解度、溶度积的的原理和方法。

3、 进一步练习酸碱滴定、常压过滤等基本操作。

二、 实验原理

离子交换树脂是一类人工合成的，在分子中含有特殊活性基团能与其他物质进行离子交换的固态、球状的高分子聚合物，含有酸性基团而能与其他物质交换阳离子的为阳离子交换树脂，含有碱性基团而能与其他物质交换阴离子的为阴离子交换树脂。最常用的聚苯乙烯磺酸型树脂是一种强酸性阳离子交换树脂，其结构式可表示为：

本实验是用强酸性阳离子交换树脂（用R-SO3H表示）（型号732）交换CaSO4饱和溶液中的Ca2+，其交换反应为：

2R- SO3H + Ca2+ → (R SO3)2 Ca + 2H+

由于CaSO4是微溶盐，其溶解度部分除了Ca2+和SO42-以外，还有以离子对形式存在的CaSO4，因此饱和溶液中存在着离子对和简单离子间的平衡：

CaSO4(aq)= Ca2+ + SO42-

当溶液流经交换树脂时，由于Ca2+离子被交换平衡向右移动，CaSO4（ag）解离，结果全部被交换成H+，从流出液的[H+]可计算CaSO4的摩尔溶解度y:

[H+]可用pH仪测出，也可由标准NaOH溶液滴定得出，这里介绍滴定法。

设饱和CaSO4溶液中[Ca2+]=C，则[SO42-]=C，则[CaSO4(aq)]=y – c

且

Kd为离子对解离常数，25℃时Kd=5.2×10-3则

，

由方程求出C，并根据溶度积定义 ，由Ksp=[Ca2+][SO42-]=C2, 求出Ksp。

三、 实验步骤

1. 装柱 将离子交换柱（可用碱式滴定管代用）洗净，底部填以少量玻璃纤维或脱棉脂，称取一定数量的732强酸型阳离子交换树脂，放入小烧杯中，加蒸馏水浸泡，搅拌，除去悬浮的颗粒及杂质后，与水一起转移到离子交换柱中，打开交换柱下端旋钮夹子，让水慢慢流出，直到液面高于树脂1cm左右为止，夹紧螺旋夹，若有气泡，让玻棒插入树脂中赶走气泡，以后操作过程，均应使树脂泡在溶液中。气泡赶走后，在树脂上方加少量玻璃纤维（或棉花）。

2. 转型 为保证Ca2+完全交换成H+，必须将Na+型树脂完全转变成型H+，取40ml 2mol/L的HCl溶液分批加入交换柱，控制每分钟80－85滴流速让其通过离交树脂，HCl溶液流完后，保持10分钟后。[注意：如果用的是酸处理好的树脂，可在装柱后直接按下法处理]，用50-70ml的蒸馏水淋洗树脂，直到流出液的pH为6－7（用pH试纸检验）。

3. 硫酸钙饱和溶液的制备 将1克分析纯CaSO4固体置于约70mL经煮沸后、又冷却至室温的蒸馏水中，搅拌10分钟后静置5分钟，用定量滤纸过滤（滤纸、漏斗和抽滤瓶均应干燥），滤液即为CaSO4饱和溶液。

4. 交换 用移液管取20.00 mL饱和CaSO4溶液，注入离交柱内，控制交换柱流出液的速度为20-25滴/分钟，用洗净的锥形瓶承接流出液。在饱和溶液差不多完全流进树脂床时，加蒸馏水洗涤树脂（约50mL水分批淋洗）至流出液的pH为6－7。在整个交换和淋洗过程中注意勿使流出液损失。

5. 氢离子浓度的测定 酸碱滴定法，流出液加2滴溴百里酚酞指示剂，用标准NaOH溶液滴定，当溶液由黄色转变为鲜明的蓝色即为滴定终点。精确纪录所用的NaOH溶液体积，按下式计算溶液中的氢离子的浓度。

四、 数据记录及结果

CaSO4 饱和液温度

通过交换柱的饱和溶液体积（mL）

NNaOH (moL/L )

VNaOH (mL)

[H+] moL/L

CaSO4的溶解度y

CaSO4的溶度积 Ksp

计算时Kd近似取25℃的数据，将计算过程写进实验报告。

误差分析，根据CaSO4的溶解度的文献值来算误差，并讨论误差产生的原因。

五、 思考题

1、 操作过程中为什么控制液体流速不宜太快？ 树脂层为什么不允许有气泡的存在？ 应如何避免？

2、 如何根据实验结果计算CaSO4的溶度积？

3、 制备硫酸钙饱和溶液时，为什么要使用已除去CO2的蒸馏水？

4、 影响最终测定结果的因素有哪些？通过影响因素分析，你认为整个操作过程中的关键步骤是什么？

5、 以下情况对实验结果有何影响?

1)转型时，树脂未完全转换为H+型。

2)CaSO4饱和液未冷却至室温就过滤。

3)过滤CaSO4饱和液的漏斗和接受瓶未干燥。

4)转型时，流出的淋洗液未达中性就停止淋洗并进行交换。

附 CaSO4的溶度积的文献值

T ℃

0

10

20

30

40

溶解度×102mol/L

1.29

1.43

1.50

1.54

/

g/100g

0.1759

0.1928

/

0.2090

0.2097

阅读材料

离子交换技术

将化合物通过装有离子交换树脂的离子交换柱后，由于离子键地交换而得到相应产物的方法被称为离子交换法。该法广泛用于元素的分离、提取、纯化、有机物的脱色精制、水的净化以及用作反应的催化剂等方面，离子交换法所需要的物品包括相应的离子交换树脂和离子交换柱等。

离子交换树脂包括天然的和合成的两大类别，其中比较重要的是人工合成的有机树脂，它主要是利用苯乙烯和二乙烯苯交联成高聚物作为树脂的母体结构，然后再连接上相应的活性基团而合成的。人工合成的离子交换树脂是一种不溶性的具有网状结构的含有活性基团的高分子聚合物，在网状结构的骨架上有许多可以电离的能和周围溶液中的某些离子进行交换的活性基团，离子交换树脂的网状结构在水或者酸、碱性溶液中极难溶解，且对于多数有机溶剂、氧化剂、还原剂及热均不发生作用。

一． 离子交换树脂的分类

因所带基团和起的作用不同，离子交换树脂又可以分为可与阳离子发生交换反应的阳离子交换树脂、阴离子交换树脂及具有特殊功能的离子交换树脂等类别。

1．阳离子交换树脂 阳离子交换树脂是带有酸性交换基团的树脂，这些酸性基团包括磺酸基（-SO3H）、羧基（-COOH）、酚羟基（-OH）等。在这些树脂中，他们的阳离子可被溶液中的阳离子所交换，根据活性基的酸碱性的强弱不同，将阳离子交换树脂再细分为强酸性阳离子交换树脂（活性基为-SO3H），如国产的732型树脂（新牌号001-100#），中等酸性阳离子交换树脂（活性基为-PO3H2）（国产新牌号401-500#）和弱酸性阳离子交换树脂（活性基为-CO2H、-C6H4OH等）（如724型，新牌号101-200#）等，其中以强酸性树脂用途最广。

2．阴离子交换树脂 含有碱性活性基的树脂，这类树脂的阴离子可被溶液中的阴离子交换。根据活性基碱性的强弱差别分为强碱性阴离子交换树脂（活性基为季胺碱，如国产的711#、714#等）和弱碱性阴离子交换树脂（活性基为伯胺基、仲胺基和叔胺基，如701#树脂等）

3．具有特殊功能树脂 如螯合树脂、两性树脂、氧化还原树脂等（见表2-8）。

在使用中应根据实验的具体要求，选择不同的离子交换树脂。

二． 离子交换的基本原理

离子交换过程是溶液中的离子通过扩散进入到树脂颗粒内部，在与树脂活性基上的H+（或Na+及其它离子）离子进行交换，被交换的H+离子又扩散到溶液并被排出。因此离子交换过程是可逆的，对于阳离子交换树脂来说，离子价越大交换势越大，即与树脂结

表 2-8 离子交换树脂的种类

类 型

活性基

类别

例

阳离子交换树脂

强酸性

磺酸基团

H型（R-SO3H）Na型(R-SO3Na）

732型、IR-120型

磷酸基团

H型（R-PO3H2）Na型(R-PO3Na2）

弱酸性

羧酸基团

H型（R-CO2H）Na型(R-CO2Na）

724型、IRC-50型

苯酚基团

H型（R-C6H4OH）Na型(R-C6H4ONa）

阴离子交换树脂

强碱性

季胺基团

OH型（R-NR`3OH）

Cl型(R-NR`3Cl）

717型、IRA-400型

弱碱性

伯胺基团

OH型（R-NH3OH）

Cl型(R-NH3Cl）

701型、IR-45型

仲胺基团

OH型（R-NR`H2OH）

Cl型(R-NR`H2Cl）

叔胺基团

OH型（R-NHR`2OH）

Cl型(R-NHR`2Cl）

特殊功能离交树脂

螯合树脂、两性树脂、氧化还原树脂等

合的能力越强：

K+ <H+ <Na+ <K+ <Ag+ <Fe2+ <Co2+ <Ni2+ <Cu2+ <Mg2+ <Ca2+ <Ba2+ <Sc3+

同样，对于因离子交换树脂而言，其交换势也随着离子价的增大而加大，如对强碱性阴离子树脂而言：

Ac- <F- <OH- <HCOO- <H2PO4- <HCO3- <BrO3- <Cl- <NO3- <Br- <NO2- <I- <CrO42- <C2O42- <SO42-

一般离子的交换能力可用交换容量来表示，所谓的交换容量制的是1克干树脂可以交换相应离子的毫克当量数。不同类型的树脂交换容量不同，对于强酸性离子交换树脂来说，一般交换容量≥4.5毫克当量/克干树脂，因此可由此计算出某一实验所需的最低树脂量。

三． 影响树脂交换的因素

影响树脂交换的因素很多，主要包括以下几个方面：

1． 树脂本身的性质 不同厂家、不同型号的树脂交换容量不同。

2． 树脂的预处理或再生的好坏。

3． 树脂的填充，离子交换柱中树脂填充是是否有气泡。

4． 柱径比与流出速度 由于离子交换过程是一个缓慢的交换过程，并且这个交换过程是可逆的。因此流出速度对于交换结果影响很大，流出速度过大，来不及进行离子交换，离交效果较差。同时流出速度又与流动相溶液中离子的浓度和离子交换柱的柱径比[离子交换柱的高度与直径的比值（图2-35）]等因素有关，如离子浓度小时，可适当增加流出速度。在实验室中柱径比一般要求在10:1以上，柱径比较大时可适当增加流出速度。为了得到较好的结果，流出速度一般要控制在20-30滴/分为宜。

四． 新树脂的预处理与老化树脂的再生

1． 阳离子交换树脂的预处理 ⑴ 漂洗 目的在于除去一些外源性杂质，将购买的新树脂用自来水浸泡，并不时搅动。弃去浸洗液，不断换水直到浸洗液无色为止。⑵ 碱洗 因稳定性的要求，购买的新树脂基本上都是钠型的，利用碱洗过程，可将某些非钠型转换为钠型，便于下一步的处理。加等容量8%的NaOH溶液浸泡30分钟，分离碱液，用水洗至中性。⑶ 转换 用7%的HCl溶液处理三次,每次均为等容量并浸泡30分钟，分离酸液，并用水洗至中性备用（注：最后几次应该用蒸馏水或去离子水洗涤）。

2． 阴离子交换树脂的预处理 ⑴ 将新购阴离子交换树脂加等量50%乙醇搅拌放置过夜，除去乙醇，用水洗至浸洗液无色无味。⑵ 用7%的HCl溶液处理三次每次,均为等容量并浸泡30分钟，分离酸液，并用水洗至中性。⑶ 用8%的NaOH溶液处理三次,每次均为等容量并浸泡30分钟，水洗至pH 8-9为止。

3． 离子交换树脂的再生 离子交换树脂用过一段时间后，会发生色变，并失去交换能力，这就是树脂的老化，可通过处理使其再生。再生的方法因树脂不同而异，但基本步骤与预处理相类似，首先是漂洗，然后利用离子交换过程的可逆性原理，用H+、Na+(或OH-、Cl-)交换树脂上的离子即可。再生过程可以使用静态法和动态法等方法。以阳离子交换树脂的再生为例：⑴ 静态法 将经过漂洗的树脂加入适量（2-3倍体积或更多）的2mol/L的盐酸放置24小时以上（放置过程中要经常地加以搅拌），弃去酸液，用水冲洗至中性。⑵ 动态法 先将离交柱的残水放出，假如2-3倍容量的2mol/L（约为7%）的HCl溶液（或其它酸），打开离交柱下部的开关旋钮，使液体缓慢流出，并随时检验流出液的pH值，当流出液呈强酸性时，关闭旋钮静置一段时间，使交换充分（静态再胜）后再放出酸液，并将其余酸液不断加入（动态再生），最后用水冲洗至中性即可。

注意事项 ⑴ 为避免洗涤过程中自来水中的离子与树脂发生交换作用，最好先用自来水将树脂中的大部分酸（或碱）洗出[此时流出液pH约为2-3（11-12）]之后，在用蒸馏水（去离子水）洗涤至pH为6-7（或8-9）。⑵ 阴离子树脂在40以上极易分解，应特别注意。⑶ 离交树脂在使用过程中会逐渐裂解破碎，但是一般可以用3-4年甚至更长，不要轻易倒掉。⑷对已处理好（或再生好）的树脂，应立即使用，不可防止太久，因

Ⅰ 阳离子交换柱

Ⅱ 阴离子交换柱

Ⅲ 混合离子交换柱

图2-35 离交柱的柱径比 图2-36 离子交换装置图

为它的稳定性较差。一般阳离子离交树脂Na+型比H+稳定，阴离子离交树脂Cl-型比OH-型稳定。⑸ 树脂再生时，应根据结合在树脂上的离子选择不同的酸（碱），如结合的是Pb2+,就不能用HCl,而应该用HNO3因为Pb(NO3)2是易溶的.

五． 离子交换法的具体操作

1． 树脂的转型 即树脂应先经预处理或再生，转型后的树脂放置在蒸馏水中。

2． 装柱 ⑴ 树脂的选择 根据实验目的和具体情况选择不同性能的离子交换树脂，

若被吸附的是无机阳离子或有机碱时，宜选用阳离子交换树脂，反之若被吸附的是无机阴离子或有机算是应选用阴离子交换树脂，如果是分离氨基酸这样的两性物质时，则使用阳离子阴离子交换树脂均可。确定了阳、阴离子交换树脂后，需确定交换基的种类，如对于吸附性强的离子，可选用弱酸（碱）性离交树脂，而对于吸附性较弱者，宜选用强酸（碱）性离交树脂。在数种离子共存时，宜县选用吸附性较弱的，以后再选用吸附性较强的交换树脂。若将树脂作催化剂时，应选用强酸（碱）性离子交换树脂。⑵ 树脂装柱 将已经活化好的书之装入离子交换柱的过程叫装柱。装柱的关键就在于不能是树脂出现断层或气泡，具体做法是：先将离子交换柱中加入部分去离子水，然后将树脂带水装进柱内并打开下部活塞，使水缓缓流出。当树脂加完后，用去离子水将树脂冲洗至流出液的pH为中性。在装柱过程中特别注意不能使树脂层断水，以免产生气泡而引起树脂断层。若不慎有气泡产生时，可利用玻棒搅动树枝，并将气泡带出。

3． 离交 打开离子交换柱下端的开关旋钮，将已经处理好的离子交换柱中的去离子水放出（注意：此时要再检验一次流出液的pH值，如不为中性则继续用去离子水冲洗至中性）。直到去离子水刚刚掩盖树脂时，将待处理的样品液加入到离子交换柱中（注意：加入时不要使树脂翻动），打开树脂柱下端开关旋钮，控制流速在每分钟20-30滴，当样品液几乎全部进入到树脂中时，加入去离子水（注意：在离交过程中同样不能让树脂层断水，以免产生气泡，影响离交效果）继续离交，直到流出液的pH值约为6-7时为止。⑷

树脂再生 方法见前所述。