試述離子交換法處理水樣動態的操作步驟
離子交換設備介紹
離子交換設備是一種傳統的、工藝成熟的脫鹽處理設備，其原理是在一定條件下，依靠離子交換劑（樹脂）所具有的某種離子和預處理水中同電性的離子相互交換而達到軟化、除鹼、除鹽等功能。用於深度脫鹽處理，產水電阻率動態可達到18MΩ·cm。
離子交換的基本原理：
採用離子交換方法，可以把水中陽、陰離子去除。以氯化鈉（NaCl）代表水中無機鹽類，水質除鹽的基本反應式：
1.陽離子交換柱：R-H+Na+=R–Na+H+
2.陰離子交換柱：R–OH+Cl-=R–Cl-+OH-
陽、陰離子交換柱串聯以後稱為復合床，其總的反應式：
R-H+R-OH+NaCl=R-Na+R-Cl+H2O
由此得出，水中的NaCl已分別被樹脂上的H+和OH-所取代，而反應生成物為H2O，故達到了去除水中鹽的作用。
離子交換設備工藝
1、預處理－反滲透－水箱－陽床－陰床－混合床－純化水箱－純水泵－紫外線殺菌器－精製混床－精密過濾器－用水對象
2、預處理－一級反滲透－加葯機（PH調節）－中間水箱－二級反滲透－純化水箱－純水泵－紫外線殺菌器－0.2或0.5μm精密過濾器－用水對象
3、預處理－反滲透－中間水箱－水泵－EDI裝置－純化水箱－純水泵－紫外線殺菌器－0.2或0.5μm精密過濾器－用水對象
離子交換設備應用領域：
1）水處理-離子交換設備
2） 食品工業
3） 制葯行業
4） 合成化學和石油化學工業
5） 環境保護
B. 離子交換法凈化水的原理
1、比如粒子交換柱上是—OH,那你流過含H+的水,陰粒子就被—OH換了下來.水量就增專加了點..其他粒子屬吸收方法類似...
2、混合離子主其實是吸收非離子雜質
3、含雜質的水導電率高,因為純水是絕緣的,含雜質越多導電性能越好...因為有可移動的離子了
4、這些反應是可逆反應
C. 離子交換水處理工藝的處理方法是什麼
離子交換水處理工藝定義就是離子交換法(ion exchange process)，是液相中的離子和固相中離子間所進行的一種可逆性化學反應，當液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時，便會被離子交換固體吸附，為維持水溶液的電中性，所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中。
常見的兩種離子交換方法分別是硬水軟化和去離子法。硬水軟化主要是用在反滲透(RO)處理之前，先將水質硬度降低的一種前處理程序。軟化機裡面的球狀樹脂，以兩個鈉離子交換一個鈣離子或鎂離子的方式來軟化水質。
原理：離子交換法是以圓球形樹脂(離子交換樹脂)過濾原水，水中的離子會與固定在樹脂上的離子交換。常見的兩種離子交換方法分別是硬水軟化和去離子法。硬水軟化主要是用在反滲透(RO)處理之前，先將水質硬度降低的一種前處理程序。軟化機裡面的球狀樹脂，以兩個鈉離子交換一個鈣離子或鎂離子的方式來軟化水質。
離子交換樹脂利用氫離子交換陽離子，而以氫氧根離子交換陰離子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯製成的陽離子交換樹脂會以氫離子交換碰到的各種陽離子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同樣的，以包含季銨鹽的苯乙烯製成的陰離子交換樹脂會以氫氧根離子交換碰到的各種陰離子(如Cl-)。從陽離子交換樹脂釋出的氫離子與從陰離子交換樹脂釋出的氫氧根離子相結合後生成純水。
陰陽離子交換樹脂可被分別包裝在不同的離子交換床中，分成所謂的陰離子交換床和陽離子交換床。也可以將陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂混在一起，置於同一個離子交換床中。不論是那一種形式，當樹脂與水中帶電荷的雜質交換完樹脂上的氫離子及(或)氫氧根離子，就必須進行「再生」。再生的程序恰與純化的程序相反，利用氫離子及氫氧根離子進行再生，交換附著在離子交換樹脂上的雜質。
D. 離子交換法的運行操作過程有哪些步驟
離子交換法是以圓球形樹脂(離子交換樹脂)過濾原水，水中的離子會與固定在樹脂上的離子交換專。常見的兩屬種離子交換方法分別是硬水軟化和去離子法。硬水軟化主要是用在反滲透(RO)處理之前，先將水質硬度降低的一種前處理程序。軟化機裡面的球狀樹脂，以兩個鈉離子交換一個鈣離子或鎂離子的方式來軟化水質。
離子交換樹脂利用氫離子交換陽離子，而以氫氧根離子交換陰離子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯製成的陽離子交換樹脂會以氫離子交換碰到的各種陽離子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同樣的，以包含季銨鹽的苯乙烯製成的陰離子交換樹脂會以氫氧根離子交換碰到的各種陰離子(如Cl-)。從陽離子交換樹脂釋出的氫離子與從陰離子交換樹脂釋出的氫氧根離子相結合後生成純水。
陰陽離子交換樹脂可被分別包裝在不同的離子交換床中，分成所謂的陰離子交換床和陽離子交換床。也可以將陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂混在一起，置於同一個離子交換床中。不論是哪一種形式，當樹脂與水中帶電荷的雜質交換完樹脂上的氫離子及(或)氫氧根離子，就必須進行「再生」。再生的程序恰與純化的程序相反，利用氫離子及氫氧根離子進行再生，交換附著在離子交換樹脂上的雜質。
E. 簡述離子交換色譜法
離子交換色譜法(ion exchange chromatography,IEC)
離子色譜分析法出現在20世紀70年代，80年代迅速發展起來，以無機、特別是無機陰離子混合物為主要分析對象。
離子交換色譜利用被分離組分與固定相之間發生離子交換的能力差異來實現分離。離子交換色譜的固定相一般為離子交換樹脂，樹脂分子結構中存在許多可以電離的活性中心，待分離組分中的離子會與這些活性中心發生離子交換，形成離子交換平衡，從而在流動相與固定相之間形成分配。固定相的固有離子與待分離組分中的離子之間相互爭奪固定相中的離子交換中心，並隨著流動相的運動而運動，最終實現分離。
表達式
離子交換色譜的分配系數又叫做選擇系數，其表達式為：
K_s=\frac{[RX^+]}{[X^+]}
其中[RX + ]表示與離子交換樹脂活性中心結合的離子濃度，[X + ]表示游離於流動相中的離子濃度
分離原理
離子交換色譜（ion exchange chromatography，IEC）以離子交換樹脂作為固定相，樹脂上具有固定離子基團及可交換的離子基團。當流動相帶著組分電離生成的離子通過固定相時，組分離子與樹脂上可交換的離子基團進行可逆變換。根據組分離子對樹脂親合力不同而得到分離。
陽離子交換:
陰離子交換:
式中"－－"表示在固定相上，Kxy和Kzm是交換反應的平衡常數，Z+和X-代表被分析的組分離子。M+和Y-表示樹脂上可交換的離子團。
離子交換反應的平衡常數分別為：
陽離子交換：
陰離子交換：
平衡常數K值越大，表示組分的離子與離子交換樹脂的相互作用越強。由於不同的物質在溶劑中離解後，對離子交換中心具有不同的親合力，因此具有不同的平衡常數。親合力大的，在柱中的停留時間長，具有高的保留值。
固定相
離子交換色譜常用的固定相為離子交換樹脂。目前常用的離子交換樹脂分為三種形式，一是常見的純離子交換樹脂。第二種是玻璃珠等硬芯子表面塗一層樹脂薄層構成的表面層離子交換樹脂，第三種為大孔徑網路型樹脂。它們各有特點，例如第二種樹脂有很高的柱效，但它的柱容量不大；第三種樹脂適用於非水溶液中物質的分離，因為它們的孔徑和內表面積大，不需要用水溶脹，便可滿意地使用。
典型的離子交換樹脂是由苯乙烯和二乙烯基苯交聯共聚而成：
其中，二乙烯基苯起了交聯和加牢整個構型的作用，其含量決定了樹脂交聯度大小。交聯度一般控制在4％～16％范圍內，高度交聯的樹脂較硬而且脆，也較滲透，但選擇性較好。在基體網狀結構上引入各種不同酸鹼基團作為可交換的離於基團。
按結合的基團不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。陽離子交換樹脂上具有與樣品中陽離子交換的基團。陽離子交換樹脂又可分為強酸性和弱酸性樹脂。強酸性陽離子交換樹脂所帶的基團為磷酸基（一），其中和有機聚合物牢固結合形成固定部分，是可流動的能為其他陽離子所交換的離子。
陰離子交換樹脂具有與樣品中陰離子交換的基團。陰離子交換樹脂也可分為強鹼性和弱鹼性樹脂。
陰離子交換樹脂屬強鹼性，它是由有機聚合物骨架和一季胺鹼基團所組成，它帶有正電荷。而與相反的是可以移動的部分，它能被其它陰離子所交換
流動相
離子交換色譜的流動相最常使用水緩沖溶液，有時也使用有機溶劑如甲醇，或乙醇同水緩沖溶液混合使用，以提供特殊的選擇性，並改善樣品的溶解度。
離子交換色譜所用的緩沖液，通常用下列化合物配製：鈉、鉀、被的檸檬酸鹽，磷酸鹽，甲酸鹽與其相應的酸混合成酸性緩沖液或氫氧化鈉混合成鹼性緩沖液等。
F. 離子交換的水處理步驟是什麼
離子交換反應是可逆反應，這種反應是在固態的樹脂和水溶液接觸的界面間發生的。在水溶液中，連接在離子交換樹脂骨架上的功能基能離解出可交換的離子B+,該離子在較大范圍內可以自由移動並能擴散到溶液中。同時，溶液中的同類型離子A+也能擴散到整個樹脂結構內部，這兩種離子之間的濃度差推動著它們之間進行交換。其濃度差越大，交換速度就越快。離子交換樹脂對不同的離子表現出了不同的交換親和吸附性能，這種選擇性與樹脂本身所帶有的功能基、骨架結構、交聯度有關，也與溶液中離子的濃度、價數有關。一般情況下，離子價數越高，與樹脂功能基的靜電吸引力越大，親和力越大；對同價離子而言，原子序數增加，樹脂對其選擇性也增加。由於陽離子交換劑可以與水中的陽離子進行交換，陽離子交換劑可以與水中的陰離子進行交換，因此，選用合適的交換劑便可去除水中所有的雜質離子，製得純凈的水。制備純水用的陽離子交換樹脂呈酸性，交換基因主要有磺酸基、羧基或酚基等，它們以H+與被處理水中的金屬離子交換。陰離子交換樹脂呈鹼性，其交換基團主要有季胺基【-N(CH3)3OH】、伯胺基（-NH2）等鹼性基因，它們在水中能以OH_與水中的陰離子進行交換反應。採用聯合處理裝置，使被處理水相繼通過H+型陽離子交換劑和OH_型陰離子交換劑，與之進行交換，便可得到純水。
G. 以離子交換色譜法為例，簡述濕法裝柱的操作過程和注意事項
1.樣品處理：對被分離樣品有時要經過水解等化學處理，樣品溶液一般要兼顧到濃度與粘度兩方面。
+ B4 ^: J i3 _) \- T: R/ |" v2.離子交換柱的安裝：層析柱內徑必須粗細均勻，柱管大小可據實際需要選擇。柱下端膠塞中插入一放液管，膠塞上蓋以園形尼龍綢或發泡塑料片以防止交換樹脂流出。
+ H/ ?0 X, d' E2 P8 h& S- U3.裝柱：⑴裝柱質量是確保柱層析分離效果的技術關鍵之一，越是高技術層析(如使用毛細管層析柱的高級層析設備)裝柱的技術要求和難度越高，以至手工操作很難達到。⑵裝柱的質量要求，無論是手工、機械、自動化裝柱都是一樣的，要求裝入柱中的分離載體材料松緊適度，分布均勻，無氣泡、無斷層、無結節，能保持正常的溶脹形態和結構；⑶裝入柱中樹脂的高度與直徑之比因分離對象和分離目的不同而相差很大，本教材推薦的肝素鈉洗脫柱裝柱高度是柱徑的4～6倍。⑷操作次序，以手工裝入溶脹的D254樹脂（濕法裝柱）為例，其操作程序可概括為：①查連接(柱與塞之間、上下塞與進出液管之間、梯度混合器與進液管之間、出液管與收集器之間等等的連接是否正確、緊密)，②試止漏（塞子、接頭、活塞開關處在長時間滿負荷下不泄漏），③加隔離緩沖墊（緊貼於柱子下端塞子的內平面），④加少許平衡液於空柱內，⑤趕氣泡（緩沖墊內和出水管中的氣泡），⑥開通放水開關，⑦與放水量保持相當的流速，向柱內勻速加完載體材料漿，⑧關閉放水開關，令樹脂自然下沉，⑨用洗滌液和清水洗滌樹脂，⑩最後用緩沖液過柱和平衡柱，使樹脂結構平衡穩定，⑾在樹脂表面蓋上一片尼龍或泡膜塑料，並與柱子內壁保持嚴密接觸，以防加樣時樹脂泛起。
( ?6 Y, g6 D5 S2 e- z% v b* m4.加樣：緩緩打開柱子下端的放液開關,使柱內液面剛好降至樹脂面時便立即將樣品溶液小心地加到尼龍或泡膜塑料片上，待樣品液面剛好進入樹脂層內便立即加入少許平衡緩沖液,以清洗粘附在覆蓋層中的樣品，並隨之進入樹脂層。當柱內液位接近樹脂表面時便立即添加洗滌液進行洗滌操作。$ o+ c9 M: n3 `% Q
5.洗滌：選用合適的洗滌液、恰當的總用量及洗滌流速，小心洗滌柱內樹脂，以除去不被離交樹脂吸附的雜質。: K0 s* j/ p; W4 d) o7 W6 _
6.洗脫：由洗脫曲線找出洗脫液的最佳濃度和適當的總量、操作壓及流速進行洗脫。
5 m- U F# X! m' M. O# g! |7.監測：用敏感快速的方法（參見下文「測定」）監測分離成分是否洗脫出來以及洗脫峰的軸向分布
9 v2 C$ h- _- \: S8.收集：一旦發現待分離成分洗脫出來便可進行一步或分步收集，並可根據各成分洗脫峰的軸向分布和濃度監測，決定產品收集濃度區段，棄去的洗脫液可循環用於相同成分的洗脫。
1 v7 I2 v8 H, m8 y3 ] M; J8 m9.沉澱/離心：用沉澱劑可將分離組分沉澱或離心下來脫水乾燥，沉澱劑回收再用。
" a3 @7 z0 a' t10.脫水乾燥：加入適當脫水劑為如無水乙醇、丙酮或乙醚脫水後進一步乾燥。5 _" H" J" X0 e% v" V
11.測定：對層析所得產品可稱重或測定活性計算其得量和收率。. ^7 ]4 x, e- `1 p# y- z. d7 g9 m5 `
【注意事項】4 G; U! }* `$ X7 C" b: b0 f
1.應根據被分離物質的理化性質、分子大小、分子形狀和分離的目的要求，選擇分離效果好、交換容量大而機械強度較高的分離載體材料。市售的分離載體有明確的規格型號、理化性質、功能作用、活化再生和保養存放等技術參數資料可供用戶選擇。
* K7 Q, U. T% x8 y5 R2.應根據分離純化的對象、規模選擇層析柱的長短、粗細、柱高與內徑之比，使達到最佳分離效果；此外，柱子材料的化學性質要穩定、透明，內徑要均一、光滑，死腔要愈小愈好，要有利於緊固、連接、裝柱與維護。
4 E& F! k7 Q. W3 [& s/ k( ?- P3.柱子安放要垂直、穩固，與之相連的各種線路、管道、設備、設施的布局和連接要緊奏，要方便操作、觀察與維護。4 F5 w( v8 w+ c4 C
4.要求裝入柱中的分離載體材料松緊適度，分布均勻，無氣泡、無斷層、無結節，能保持正常的溶脹形態和結構。5 F n1 O% }8 d z+ T0 L# t2 |3 C
5.保持柱內樹脂層面平整、層序結構始終如一是確保柱層析分離效果的又一技術關鍵。為此，從裝柱到洗脫結束的過程中，尤其是加樣、洗滌、洗脫過程中要始終保持柱內液位不低於柱內樹脂的頂部平面，尤其要始終保持柱內樹脂的層序結構始終如一，不被打亂，特別要防止更換濃度不同的洗滌洗脫液時發生「翻缸」而攪亂樹脂層結構，「壓缸」而造成柱層斷裂和梗塞斷流。
7 z/ W" C+ E8 q: i& t g6.注意保持一定的操作壓，這對確保層析柱流速和分離效果十分重要。因為流速不僅與洗脫液加在柱上的壓力（因液面差造成）有關，也與裝柱材料的粒度、交聯度、機械強度有關。應針對具體情況建立一個操作壓、流速和分離效果的最佳平衡點。
; N( j K7 n0 T" {9 [$ S6.顯著標明各種洗滌、洗脫液的技術參數，嚴禁亂用和混用。) M) k" o* {2 g( F
7.製作洗脫曲線，確定洗脫液收集方案，設置洗脫監控點。2 N; I* F% \6 e9 I5 J% X1 V
8.注意剔除破損樹脂，及時補足流失、破損的循環樹脂量。
# S5 F F8 K3 V2 ]9 A1 E6 U+ o9.嚴格掌握新、舊樹脂的活化、再生條件，及時再生舊樹脂。$ h4 U9 m: L5 L7 g
樹脂的再生：每次洗脫結束，用清水將樹脂洗出柱體再用、再生，或用高濃度的NaCl溶液浸泡貯存。樹脂經過一段使用後樹脂上的活性基團因被交換而使交換容量大為降低，此時樹脂需要再生處理。( z# |! T+ @) z" O
大處理（酸—鹼—酸）：加入樹脂2倍量的2mol HCL溶液攪拌3小時，自來水沖洗至中性；又用2mol NaOH溶液照酸處理方式處理；再用2mol HCL處理。
5 F% O1 U$ W2 r小處理（鹼—酸）：濃度、方法同上。) o4 @' Y" x8 ]8 s2 {8 P6 i
連續用數次的樹脂進行小處理，用十次後的樹脂要進行大處理。
4 {, T2 J( F& L& C: a- C% E& g$ X9 v10．注意脫水乾燥條件。$ M) H0 {1 @& q' Y9 j" t7 n1 x
H. 離子交換過程的5個步驟
離子交換過程歸納為如下幾個過程1.水中離子在水溶液中向樹脂表面擴散.水中離子進入樹脂顆粒的交聯網孔，並進行擴散3.水中離子與樹脂交換基團接觸，發生復分解反應，進行離子交換4.被交換下來的離子，在樹脂的交聯網孔內向樹脂表面擴散5.被交換下來的離子，向水溶液中擴散影響交換的主要因素有流速、原料液濃度、溫度等。流速原料液的流速實際上反映了達到反應平衡的時間，在交換過程中，離子進行擴散—交換—擴散一系列步驟，有效地控制流速很重要。一般，交換液流速大，離子的透析量就高，未來及交換而通過樹脂層流失的量增多。因此，應根據交換容量等選擇適宜的流速。原料液濃度樹脂中可交換的離子與溶液中同性離子既有可能進行交換，也有可能相斥，液相離子濃度高，樹脂接觸機會多，較易進入樹脂網孔內，液相濃度低，樹脂交換容量大時，則相反。但液相離子濃度過高，將引起樹脂表面及內部交聯網孔收縮，也會影響離子進入網孔。實驗證明，在流速一定時，溶液濃度越高，溶質的流失量液越大。溫度溫度越提高，離子的熱運動越劇烈。單位時間碰撞次數增加，可加快反應速率。但溫度太高，離子的吸附強度會降低，甚至還會影響樹脂的熱穩定性，經濟上不利，實際生產中採用室溫操作較宜。
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I. 簡述工業水處理水樣的測定步驟
水樣的採集、保存和預處理
水樣的採集和保存是水質分析的重要環節。要想獲得准確、全面的水質分析資料，首先必須使用正確的采樣方法和水樣保存方法並及時送樣分析化驗。如果這個環節沒有做好，那麼，即使分析化驗操作嚴格細致、准確無誤，其結果也是毫無意義的。甚至得出錯誤的結論，耽誤了工作。
水樣採集和保存的主要原則是：(1)水樣必須具有足夠的代表性，(2)水樣必須不受任何意外的污染。
水樣的代表性是指樣品中各種組分的含量都應符合被測水體的真實情況。為了得到具有真實代表性的水樣就必須選擇恰當的采樣位置，合理的采樣時間和先進的采樣技術。
一、采樣布點
在採集水樣之前，必須做好有關的調查和了解。例如對於水體的采樣，應事先了解流域范圍內城市和工業的布局及廢水排放情況，農業區化肥和農葯的使用及污水灌溉情況以及河流的流量、河床寬度和深度等水文情況。對於工業廢水的采樣，則應事先了解工廠性質、產品和原材料、工藝流程、物料衡算、下水管道的市局、排水規律以及廢水中污染物的時、空量的變化等。
由於被分析的水體性質和分析目的、分析項目的不同，采樣布點的要求和原則也不盡相同。
1.水體采樣布點
采樣布點通常應包括兩個方面的含意：(1)在水體系統中選擇合適的采樣地段(斷面)和(2)在所選地段上的具體采樣位置，即采樣點。布點的方法要視具體情況而定。
（1）采樣斷面的布設
對於一般的江河水系，至少應在污染源(有時也可將一座城市或工業區看作是二個大污染源)的上游、中游和下游布設三個采樣斷面：
①上游斷面作為對照斷面(或稱清潔斷面)，用以了解河流在基本上未受到污染時的水質情況；
②中游斷面作為檢測斷面(或稱污染斷面)，應設在污染源排放目的緊接下游但與河水混合較均勻的地段。將此斷面的水質與清潔斷面相對照，便可用以了解水質污染的情況與程度；
③下游斷面作為結果斷面，通常應設污染源的更下游處，用來表明河流流經該城市或工業區范圍後污染的最終結果，也反映給下遊河段造成污染的情況。有時下游斷面設在河流基本達到自凈的地段。這時該斷面可稱為自凈斷面，用以了解水體自凈的能力，(圖5-2)。
圖5-2 采樣斷面的布設
2.工業廢水和生活污水的采樣布點
工業廢水的采樣點往往要根據分析的目的來確定，並與生產工藝有關，通常選擇在工廠的總排放口，車間或工段的排放口以及有關工序或設備的排水點。
在排水管道或渠道中流動的廢水，由於管壁的滯留作用，同一斷面的不同部位，流速和濃度都有可能互不相同。因此可在水面以下四分之一或二分之一水深處取樣，作為代表平均濃度的廢水水樣。
在接納廢水入口後的排水管道或渠道中，采樣點應布設在離廢水(或支管)入口約20～30倍管徑的下游處以保證兩股水流的充分混合。
為考察污水處理設備的處理效果時，應對該設備的進水、出水同時取樣。如為了解處理廠總的處理效果，則應取總進水和總出水的水樣。
3.給水管網的采樣布點
給水管網系統中的采樣點通常應設在下列位置：(1)每一個給水廠在接入管網時的結點；（2）污染物有可能進入管網的地方；（3）有選擇的用戶自來水龍頭。在選擇龍頭時應考慮到：與給水廠的距離，需水的程度，管網中不同部分所用結構材料等因素。
二、采樣時間和頻率
由於廢水的性質和排放特點各不相同，因此無論是天然水水質還是工業企業廢水和城市生活污水的水質在不同時間里也往往是有變化的。為了使水樣有代表性，就要根據分析目的和現場實際情況來選定采樣的方法。通常，水樣採集的方式有：
1.瞬時水樣
有些工廠的生產工藝過程連續恆定，廢水中的組分和濃度不隨時間變化，這時可以用瞬時采樣的方法。瞬時水樣採集簡單方便，因此即使對一些水質略有變化的廢水或天然水，也可採取隔時的瞬時水樣，特別是有自動監測儀器的情況，以積累有統計意義的分析數據，或繪制濃度一時間關系曲線，並計算其平均濃度和高峰濃度。
2.平均混水樣
在一段時間內(一般為一晝夜或一個生產周期)，每隔相同的時間分別採集等量的水，然後混合均勻而組成的水樣叫平均混合水樣。此方式多用於幾個性質相同的生產設備排出的廢水，或同一設備排出的流量恆定但水質有變化的廢水。
3.平均比例混合水樣
有些工廠由於生產的周期性，不僅影響到廢水的組分和濃廢，也影響廢水的排放量。這時就應採集平均比例混合水樣，即在一段時間內，每隔相同的時間分別采樣，然後按相應的流量比例混合均勻而組成的水樣，或在一段時間內，流量大時多取，流量小時少取，然後將所取水樣混合均勻。生活污水亦常採集平均比例混合水樣或平均混合水樣。
4.連續比例混合水樣
在有自動連續采樣器的條件下，在一段時間內按流量比例連續採集而混合均勻的水樣。
5.單獨水樣
有些天然水和廢水中，某些組分的分布很不均勻，如油類或懸浮固體；某些組分在放置過程中很容易發生變化，如溶解氧或硫化物等。如果從全分析的采樣瓶中取出部份水樣來進行這些項目的分析，其結果往往不夠准確。這時必須採集單獨水樣(有的還應作現場固定)，分別進行分析。
采樣時間和頻率的選取主要也應根據分析的目的和排污的均勻程度。一般說來，采樣次數越多的混合水樣，結果更加准確，即真實代表性越好。多數情況下可在一個生產周期內每隔半小時或一小時采樣一次，然後加以混合。如果要採集幾個周期的水樣，也可每隔2小時取樣一次，但總采樣次數不應少於8～10次。對於排污情況復雜、濃度變化很大的廢水，采樣的時間間隔要適當短些，有時需5～l0分鍾就采一次水樣。城市污水廠受納數十個甚至上千個工廠的廢水以及城市的生活污水，廢水在流到污水廠的，途中已有一定的混和。通常可每隔一小時采樣一次，連續採集24小時或8小時，然後混合，測各組分的平均濃度。
有關天然水體調查的采樣時間和頻率已在上一節中介紹過，不再贅述。
三、采樣設備和技術
l.采樣器
采樣器一般是比較簡單的，只要將容器(如水桶、瓶子等)浸入要取樣的水或廢水中，讓它灌滿水，取出後將水樣倒進合適的盛水器(貯樣容器)里即可。有時也可直接用盛水器浸入水中采樣。
如果需要從一定深度的水中采樣時，就需要用專門的采樣器。圖5-4是最常見的一種。這種采樣器是將一個容積為2～3升的細口瓶套入金屬框內，框底裝有重物(鉛、鐵或石塊)以增加重量，使采樣器能浸沉到深水中。瓶塞與鉛一根細繩相連，繩上標有水深尺度。當采樣器沉至水中預定的深度時，將細繩提起，瓶塞便打開，水即可注入瓶中。--般不宜將水注滿全瓶，以防溫度升高而將瓶塞擠出。如果需要測定水中的溶解氧，則應完全充滿，而且另有專門的采樣裝置。
有時也可以用泵來抽取水樣。這時應在吸水口包兩層尼龍紗網以防止泥砂、碎片等雜物進入瓶中。如果要測定痕量金屬，則宜用塑料泵。此外，也有用虹吸管來采樣的，不過要盡量避免虹吸管道過長。圖5-5是一種利用虹吸原理製成的連續采樣裝置。它可以用螺旋夾來調節采樣速度。
圖5-4 采樣器 圖5-5 虹吸連續采樣器
總之，采樣器或采樣裝置的種類和方式是很多的。市面上有定型的采樣器供應，也有不少是自製的。其基本原則是經濟而合理、安全且方便。下面幾點是在選擇和使用時應普遍考慮的，(1)進入采樣器或采樣裝置的水樣中，其被測物的濃度應該與要取樣的水中相同。一般來說，這一點是容易做到的。但如果被測物是不溶解的或者其比重明顯地與水的比重不同時，它的濃度可能會改變。為了防止這種影響，要調節采樣速度，使在采樣裝置內的流速盡量與在被采樣的水中流速相同。這稱為「等動力學采樣（isokinetic sampling）」。同樣的道理，當為測定不溶解物質而采樣時，采樣裝置的進口應該面向水流方向。(2)水樣在采樣裝置內流動輸移的過程中，其被測物的濃度不應發生變化。
下列情況會影響這一要求的實現。有些被測物可能會存積在采樣裝置里。例如不溶解固體會沉積在器壁上；溶解性物質可能被器壁吸附。有些被測物可能會進行化學反應或生化反應。例如含強酸、強鹼的廢水可能會腐蝕采樣器，而水樣中的氨可以被器壁上的生物膜所氧化。此外，有的被測物可以從吸附在器壁上的物質中或從采樣裝置本身的材料中被釋放出來而進入水樣中。側如溶解氧可因器壁上生物膜內細菌的呼吸作用而釋放:金屬材料或塑料製成的采樣裝置有可能分別析出金屬或有機物質等等。
為了減少這種影響，首先，應盡量縮短水樣與采樣裝置接觸的時間。如需要用的采樣管應盡量短，管內的線速度應盡可能大（當然，如果必要的話也還需要服從等動力學采樣規劃）。其次采樣器或采樣裝置所用的材料應該是對水樣不會發生污染的；如要測定痕量金屬時，就應該選用塑料的器具；但對於高溫或高壓的水樣或要測定低濃度的有機化合物時則宜選用不銹鋼的采樣器。玻璃製品雖然易碎，但有時是可用的。總之，無論哪種采樣裝置，使用前都應檢查一下，既不應產生對水樣的污染，也不應引起其它任何偏頗。第三，一切采樣器或采樣設備應保持清潔，使用前必須清洗干凈。
玻璃器皿的洗滌，一般可先用肥皂液或洗滌劑洗刷，再用熱水和冷水洗滌數次。如果瓶內還有不能洗去的有機污染物固著在器壁上，則應用鉻酸洗滌劑洗滌，然後再用清水沖洗干凈。鉻酸洗液是-種具有強烈氧化能力的棕色液體。其配製方法是在375毫升自來水中溶解100克工業用重鉻酸鉀，然後用工業用濃硫酸慢慢加入至l升為止。在加入濃硫酸時應不斷攪拌。鉻酸洗液可以反復使用多次，但應盡可能避免沖稀。當使用過久，或受強烈的還原性物質污染以致整個液體的顏色變為綠色時，表明其中大部分高價鉻已被還原成低價鉻，失去了氧化能力，應予重配。
一些不溶解的無機鹽殘渣和內壁吸附的金屬離子，可用6N鹽酸或硝酸洗滌。油脂等可用2%氫氧化鈉溶液洗滌，也可用丙酮清洗。聚乙烯塑料製品可用大約1N的鹽酸來清洗。不要用濃硝酸，因為這有可能在塑料中產生帶有離子交換功能的化學基團。如果是橡皮、橡膠製品，則應用1%碳酸鈉溶液煮沸，然後用1%鹽酸及清水分別清洗。還要注意應避免使用含有被測物的洗滌溶液。如測磷時不要用普通家用洗滌劑，因為它含有一定數量的磷，測鉻的器皿不要在鉻酸洗液中浸泡。
另外，在設計采樣裝置時應考慮內表面盡量平滑，盡量少有管嘴、閥門和不要有死角、滯流面。瓶蓋和瓶塞的材料一般應與瓶子的材料相同。為了避免細菌和藻類的繁殖，宜採用不透光的采樣管。
2.盛水器
盛水器(水樣瓶)常用聚乙烯或玻璃製成。在一般情況里，這兩種材料都是相當滿意的。但對於某些水樣或某些被測物，就需要有所選擇。與前面選擇和使用采樣器或采樣裝置時應作的考慮相似，盛水器的選擇應考慮到：
(1)盛水器的材料可能引起對水樣的某種污染，如玻璃中可溶出納和硅，塑料中可溶出有機物質；
(2)某些被測物可能被吸附在盛水器璧上如重金屬(特別是汞和銀)離子被玻璃表面的離子交換過程所吸附，苯可被塑料吸附，
(3)水樣中的某些成分，可能與盛水器材料發生反應，如氟可以與玻璃反應等。
一般說來，測定有機物質時宜用硬質玻璃瓶，而被測物是痕量金屬或是玻璃的主要成分，如鈉、鉀、硼、硅等時，就應該選用塑料盛水器。當然，這不等於說盛水器材料的次要成分就毫無影響。而且，各個製造廠家的同類器皿之間也可能不完全相同，特別是在被測物的濃廢很小時，這個影響就顯得越重要。已有資料報道，玻璃中也可溶出鐵、錳、鋅和鉛，聚乙烯中可溶出鋰和銅。
此外，保持盛水器的清潔也是十分重要的。如果所來水樣系供水質微生物學檢驗之用。則盛水器等還必須事先經過滅菌處理，並按微生物學的要求進行采樣。
3.采樣量
采樣量應足夠滿足分析的需要。普通情況下，如供單項分析，可取500～1000毫升水樣量；如供一般理化全分析用，則不得少於3升。但如果被測物的濃度很小而需要預先濃縮時，采樣量就應增加。
對水樣體積的特殊要求，通常會在分析方法中給出。這里要指出幾點：
(1)當水樣應避免與空氣接觸時(如測定溶解氣體、低緩沖能力水樣的PH值或電導率)，采樣器和盛水器都應完全充滿，不留氣泡。
(2)當水樣在分析前需要猛力搖盪時(如測定油類、不溶解物質)，則不應完全充滿。
(3)當被測物的濃度小而且是以不連續的物質形態存在時(如不溶解物質、細菌、藻類等)，應從統計學的角度考慮一定體積里可能的質點數目而確定最小采樣體積，例如，假使水中所含的某種質點為10個/升，但每100毫升水樣里所含的卻不一定都是1個；有的可能含有2個、3個；而有的一個也沒有。采樣量越大，所含質點數目的變化率就越小。同樣，在為測定底棲生物而考慮底質的采樣面積時也應注意這一點。
(4)如果有必要將採集的水樣總體積分裝於幾個盛水器內時，應考慮到各盛水器內水樣之間的均勻性和穩定性。
(5)工業廢水成份復雜，干擾物質較多，有時需要改變分析方法或做重復測定，故應考慮適當多取水樣，留有餘地。
4.水樣採集的一般方法
為了保證水樣的真實代表性，采樣應仔細認真進行。訓練有素、技術純熟的操作者往往可以獲得較佳的水樣。
根據前述采樣布點的原則。確定采樣點後，在著手采樣時，首先要選擇好具體的采樣位置。要避免周圍環境對采樣器或采樣裝置進水口的污染，包括采樣者手指污染的可能性也要防止。采樣前，應讓水放流數分鍾，特別是採集自來水或具有抽水設備的井水時，以沖去水管或采樣裝置管線並積留的雜質。采樣期間的水流速度應考慮前面講過的注意事項並保持恆定，必要時可將一部分水從采樣器或采樣管旁側流走。采樣時通常還應先用所取之水樣將盛水器(水樣瓶)洗滌2～3次，然後再將水樣灌進容器。不過，當水樣含有可能會被容器壁吸附的被測物質。如固體、金屬、油脂等時，就應該用十分消潔和無水乾燥的盛水器，一次灌進。水樣灌好後，瓶塞和瓶蓋對水樣的污染也應防止。
采樣還應注意操作者的人身安全，特別是在冬季冰封的河湖中采樣時更要小心。
水樣採得後應立即在盛水器(水樣瓶)上貼上標簽或在水樣說明書上作好詳細記錄。水樣說明書內容應包括水樣採集的地點、日期、時間、水源種類、水體外觀、水位高度、水源周圍及排出口的情況、采樣時的水溫、氣溫，氣候情況，分析目的和項目、采樣者姓名等等。
5.自動采樣技術
目前的采樣技術大多是定點瞬時手工采樣，有一定的局限性。為了提高采樣的代表性、可靠性和采樣效率，國外已大量採用自動采樣設備。現有的商品自動采樣設備主要有兩種類型。
一種是用於水的流速基本恆定或者要測定的是被測物的濃度而不是總量的情況。這種設備可以在一個時間內，按選定的時間間隔每次採取相同體積的水樣。
另一種適用於流速有明顯變化或者要測定的是被測物的總量的情況。這又可以由兩種方式來達到：一是調節設備的采樣頻率，使之與流速成正比，每次採取等體積的水樣；另一是在相同的時間間隔內採取的水樣體積與流速成正比。自動采樣設備對於制備混合水樣(尤其是連續比例混合水樣)、研究水質的連續動態變化以及在一些難以抵達的地區采樣等等都是十分有用的。
四、水樣的運送和保存
1.水樣的運送
水樣在運送過程中不應破損或丟失，這是眾所周知的常識，這里無需討論。但有以下三點值得注意。
(1)水樣採集後應盡快進行分析檢驗，以免水中所含物質由於發生物理的，化學的和生物學的變化而影響分析結果的正確性。因此水樣也應盡快得到運送。水樣運送過程中還可能需要冷凍設備。如果實在來不及將水樣送到中心實驗室時，一些不穩定的測定項目(如細菌、生化需氧量)應該在當地實驗室里得到化驗。
(2)盛水器應當妥善包裝，以免它們的外部受到污染，特別是水樣瓶頸部和瓶塞。
(3)冬季水樣可能結冰。如果盛水器用的是玻璃瓶，則要小心防凍以免破裂。
2.水樣的保存
前面說過，水樣採集後，應盡快進行分析檢驗。某些項目還要求現場測定(如水中的溶解氧、二氧化碳、硫化氫、游離氯等)。但由於各種條件所限(如儀器、場地等)，往往只有少數測定項目可在現場進行(溫度、電導率、pH值等)，大多數項目仍需送往實驗室內進行測定。有時因人力、時間不足，還需要在實驗室內存放一段時期後才能分析。因此，從采樣到分析檢驗之間這段時間里，水樣的保存是個很重要的問題，水樣在採集後，如不妥善保存，水中所含物質發生物理的、化學的和生物學的變化是很普遍的。例如：(1)水中的細菌、藻類和其他生物可能消耗、釋放或改變水中一些組分的化學形態，如溶解氧、二氧化碳、生化需氧量、pH、鹼度、硬度、氮、磷和硅化物等。通常，污水或污染嚴重的水樣比天然水和較清潔水樣更為不穩定些。(2)水樣中的某些組分可能因水中的溶解氧或通過與空氣接觸而被氧化，如有機化合物、亞鐵離子、硫化物等。(3)有些組分可能沉澱。如碳酸鈣、金屬等。(4)PH、電導率、二氧化碳、鹼度、硬度等等可能因從空氣中吸收二氧化碳而改變。(5)溶解狀態和膠體狀態的金屬以及某些有機化合物可能被吸附在盛水器內壁或水樣中固體顆粒的表面上。(6)一些聚合物可能會分解。如縮聚的無機磷和聚合的硅酸。如此等等。
這些變化通常與水樣的性質、環境溫度、光線的作用以及盛水器的性質等有關。要想完全制止水樣在存放期間內的物理、化學和生物學變化是很困難的。水樣保存的基本要求只能是應盡量減少其中各種待測組分的變化。亦即應做到：(1)減緩水樣的生物化學作用，(2)減緩化合物或絡合物的氧化—還原作用；(3)減少被測組分的揮發損失；(4)避免沉澱、吸附或結晶物析出所引起的組分變化。
J. 常用的離子交換法包含哪些步驟
離子交換水。一般指用離子交換法制備的水。將水通過陽離子交換樹脂(常用的為苯乙烯型強酸性陽離子交換樹脂)，則水中的陽離子被樹脂所吸收，樹脂上的陽離子H+被置換到水中，並和水中的陰離子組成相應的無機酸；含此種無機酸的水再通過陰離子交換