ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Реакторы для ионного обмена из "Реакторы в химической промышленности" Ионный обмен является обратимой химический реакцией, к(зто-рая происходит между замещенными ионами различных нераство-рпмых твердых веществ и ионами раствора. [c.338] Широкое развитие в последние годы получили ионообменные материалы на основе синтетических смол. [c.338] Если выражения в скобках представляют активности, то величины К являются константами химического равновеспп если же эти выражения соответствуют концентрациям, то величины К — константы равновесия адсорбции, которые изменяются с концентрацией и составом проходящего раствора. [c.339] Кинетика ионного обмена. В результате химической реакции в растворе ионы перемещаются по направлению к ионообменной смоле или от нее. В этом случае общая скорость ионообмена будет зависеть от скоростей этапов диффузии через неподвижный слой зерен ионообменной смолы, а также скорости химической реакции на поверхности обмена. Так как ионные реакции протекают с очень большой скоростью, этапом, который определяет скорость процесса, является диффузия ионов через неподвижный спой. На межфазной поверхности системы жидкость — твердое тело практически мгновенно устанавливается равновесие. [c.339] С — концентрация ионов на межфазной поверхности. [c.339] Из этих двух этапов переноса массы (диффузия на наружной поверхности зерен и диффузия внутри зерен) определяющим может быть любой из них в зависимости от того, какова концентрация раствора, скорость его циркуляции и валентность обменивающихся ионов. [c.339] Реактор с ионообменом в неподвижном слое. Такой реактор имеет форму вертикального цилиндра с перфорированной тарелкой, которая поддерживает слой ионообменной смолы, занимаюп1 пп 50—75% всего объема реактора. [c.340] Период реакции лучше всего изображает кривая проскока (рис. У1П-6), которая выражает зависпмость с/с (отпошенпе концентрацп иона иа выходе п на входе в реактор) от объема раствора, проходящего через слой. [c.340] Уравнение (VIII,16) устанавливает связь между количествами ионов, входящих и выходящих из реакционного объема, п изменением концентрацпп ионов р. самой ионообменной смоле и в жидкости между зернами. [c.340] Еслп уравненпе ( 111,16) рассматривать совместно с уравнениями переноса массы ( 111,14) и (VIII,15), то полученная система дифференциальных уравнений после интегрирования даст уравнение кривой проскока. [c.341] С помощью кривой проскока можно определить размеры реактора с ионообменом в неподвижном слое. [c.341] Аналогично проводят графическое определение и для реактора периодического действия с двумя контактами (рис. П1-9). [c.342] Действие периодиче-скс)го реактора с двумя контактами. [c.342] Реактор непрерывного действия с противотоком. В таком реакторе происходит циркуляция жидкой п твердой фаз в противоположных направлениях. Циркуляция твердой фазы приводит к дроблению зерен ионообменной смолы. Задача еще не решена для промышленных установок. [c.342] Если смешанный слой ионообменной смолы достаточно велик для того, чтобы число пар реакторов можно было считать иракти-чески бесконечно большим, то можно получить отличную деминерализацию воды независимо от начального содержания солей. Исходя пз этого, был создан комбинированный реактор (рис. VIII-10), заполненный катионитом и анионитом. При работе реакторов этого типа возникают трудности, связанные с регенерацией ионообменной смолы. Один из методов восстановления смолы заключается в гидравлическом удалении более легкого анионита после его регенерации. Очиш,енные аниониты возвращаются в реактор и перемешиваются воздухом, после чего деминерализацию воды можно начинать вновь. [c.343] Использованный раствор удаляется с границы раздела слоев. В таком же порядке осуществляется и промывка (см. рис. VIII-10). [c.343] Во всех случаях анионит должен промываться деминерализованной водой, чтобы избежать образования плохо растворимых гпдратов окиси магния и кальция. [c.343] Вернуться к основной статье