Ионный обмен с неподвижным слоем

Это уравнение можно легко проинтегрировать и использовать для решения задач, связанных с ионным обменом в неподвижном слое ионита [131,. 133—137 . Если известно, что скорость ионного обмена определяется стадией диффузии, а не стадией химической реакции, константу скорости к в уравнении (27) можно рассматривать как общий коэффициент массопереноса связанный с коэффициентами массопереноса в пленке и в зерне с помоп],ью аддитивных величин диффузионных сопротивлений в обеих фазах [134]. Однако, если изотерма адсорбции линейна, принцип аддитивных диффузионных сопротивлений нельзя считать оправданным и при определении кинетических свойств системы обилий коэффициент массопереноса учесть нельзя. Применение кинетических уравнений, подобных (27), может привести к серьезным ошибкам, если использовать их неограниченно [131]. [c.323]

Равновесие при ионном обмене. Сорбционную способность ионитов оценивают полной обменной емкостью, рабочей и равновесной обменной емкостью. Полная обменная емкость равняется общему числу ионогенных групп на единицу массы или объема ионита (экв/г или экв/см ) и представляет собой предельную сорбционную способность ионитов. Рабочая емкость не является чисто статической (равновесной) характеристикой ионита, так как представляет собой среднюю рабочую концентрацию сорбированного иона, отнесенную ко всему объему ионита в неподвижном слое при проведении неравновесного сорбционного процесса. Рабочая концентрация зависит как от статических факторов, так и от скорости массопередачи. [c.211]

Кинетика ионного обмена в неподвижном слое адсорбента, как и в случае адсорбции, может быть описана основным уравнением массопередачи (20.20). Отличительной особенностью кинетики ионного обмена является наличие стадии гетерогенной химической реакции, скорость которой обычно выше скорости диффузионных стадий процесса. Кроме того, следует учесть, что при ионном обмене скорость массопередачи часто лимитируется внутренним массопереносом. [c.212]

Как указывалось выше, при ионном обмене ионы В переходят из (хорошо перемешиваемого) раствора в ионит, а ионы А — из ионита в раствор. Бойд и сотр. [5] показали, что скорость ионного обмена определяется либо скоростью диффузии непосредственно в зерне ионита (гелевая диффузия), либо скоростью диффузии в неподвижном слое жидкости (называемом Пленкой), окружающем зерно ионита (пленочная диффузия). В некоторых случаях, когда скорости гелевой и пленочной диффузии сравнимы по величине, обе стадии могут контролировать скорость ионного обмена. [c.283]

На практике, особенно при работе с колонками с неподвижным слоем ионита, граничные условия сложнее уже рассмотренных в настоящей главе. В большинстве случаев попытки решить дифференциальные уравнения потока при сложных граничных условиях наталкиваются на значительные математические трудности. Действительно, аналитическое решение уравнений потока для неподвижного сдоя ионита [130] было найдено только при введении весьма значительных упрощений. В результате ценность полученных результатов оказалась настолько малой, что применить полученное решение можно было только к изотопному обмену или к ионному обмену следовых количеств [131]. Но даже и в этих случаях решение уравнений удалось получить только в интегральной форме, которая трудна для расчетов. Поэтому на прак-тике, как правило, пользуются упрощенным дифференциальным кинетическим уравнением, которое в общей форме имеет, следующий вид [c.322]

Сорбция и ионный обмен. Эти процессы осуществляют в колонных адсорберах периодического действия с неподвижным слоем сорбента. Сорбционные и ионообменные установки состоят из нескольких аппаратов, что позволяет осуществлять непрерывный процесс очистки стоков по циклической схеме сорбция — десорбция. [c.207]

Томас Г. Кинетика ионного обмена в неподвижном слое ионита. Ионный обмен. Сборник статей. М., Изд-во иностр. лит-ры, [c.42]

Распространение хроматографического метода в значительной мере определяется разнообразием его вариантов. Фракционирование веществ на основе хроматографического метода может быть проведено в процессе перемещения раствора в колонке, заполненной сорбентом, или через полосу фильтровальной бумаги, или через тонкий слой зернистого материала. Обмен вещества между раствором и твердой фазой в различных вариантах хроматографических методов основан на молекулярной адсорбции, ионном обмене, распределении веществ между подвижным растворителем и неподвижным, находящимся в порах твердого материала. Наряду с хроматографией жидких растворов последнее время все большую роль начинает играть хроматография газовых смесей. [c.109]

При ионном обмене из концентрированных растворов чаше всего применяют аппараты с неподвижным, пульсирующим слоем ионита, с движущимся слоем прямоточного и противоточного типа, а также колонны с пневмогидравлической разгрузкой ионита. [c.257]

Во взвешенном состоянии масса частицы, как правило, изменяется (за счет потери летучего компонента при десорбции, сушке, обжиге — уменьшается, за счет поглощения при адсорбции, ионо-обмене — увеличивается). Характер изменения определяет знак поправки в высоте сепарационного пространства, которую можно рассчитать при условии, что скорость частицы на этой высоте становится равной нулю. Высота сепарационного пространства, таким образом, зависит в основном от начальной скорости восходящего потока, высоты неподвижного слоя загруженного материала, площади газораспределительной решетки, угла наклона стенок (если рабочая часть аппарата имеет коническую форму), скорости частицы на выходе из рабочей части аппарата, а также от функции распределения частиц по размерам. [c.236]

При фильтровании растворов через неподвижный слой ионитов степень насыщения слоя постепенно уменьшается в направлении потока жидкости. В результате начальный участок слоя оказывается полностью отработанным. Затем следует участок, на протяжении которого насыщенность слоя извлекаемыми из раствора ионами падает до нуля (на этом участке и происходит ионный обмен), и, наконец, слой завершается участком резервного ионита, сквозь который фильтруется раствор, полностью освобожденный от извлекаемых из него ионов. [c.51]

Хотя некоторые промышленные процессы ионного обмена проводятся периодически или в статических условиях, значительно большее распространение в промышленности находит оборудование, позволяющее проводить ионный обмен в динамических условиях (в колонне). Единственным типом оборудования, нашедшим широкое применение для этой цели, являются фильтры с неподвижным слоем ионита. В последние годы производились попытки осуществить процесс в кипящем слое ионита. Однако эти работы еще не вышли из лабораторной и полузаводской стадии. [c.168]

Принципы ионного обмена базируются на процессах диффузионного переноса массы. Ионный обмен отличается от большинства других процессов тем, что основной промышленный метод применения неподвижного слоя является несколько более сложным для математической обработки, чем другие методы, в которых преобладают условия устойчивого состояния. Даже в тех случаях, когда обычно не применяются интегральные уравнения,. при проектировании ионообменного оборудования анализ основных вопросов дает ценное понимание качественного влияния изменений таких величин как размер частиц смолы, концентрация и скорость потока. Возможно, что методы конструирования оборудования в будушем будут зависеть в основном от хорошего знания тео рии ионного обмена. [c.58]

Однотипные операции. Ионный обмен в неподвижном слое является характерным примером группы процессов, в которых вещество или тепло переносится в неподвижный слой, насыщая его. [c.79]

Обменная емкость есть емкость смолы при сорбции ионов из раствора, проходящего через неподвижный слой частиц смолы. Это — кинетическое свойство оно зависит от конкретных условий измерения. Емкость до проскока всегда меньще полной емкости, хотя для большинства производственных процессов она обычно не менее 50°/о полной емкости. [c.203]

Для каждой установки должны быть вычислены стоимость труда и стоимость амортизации оборудования. Эти величины являются единственными для определения управления (ручное или автоматическое). Амортизация оборудования должна определяться в зависимости от стоимости всей установки. Ниже дана приблизительная стоимость извлечения из раствора 1 кг ионизированных неорганических солей ионным обменом для различных систем с неподвижным слоем. В эти цифры включены стой-мость химикатов, амортизация смолы, стоимость воды и энергии. [c.575]

Изучено влияние вязкости, отношения высоты слоя к диаметру аппарата (L/D) и скорости потока на процесс сорбции ионов Са2+, Mg2+ и других, а также ионов органических кислот из модельного глицерино-водного раствора в псевдоожиженном слое отечественных ионитов АВ-17, АН-2Ф, ЭДЭ-10П, КУ-1, КУ-2. Установлено, что при вязкости раствора 3—5 10" н сек1м и скорости потока 6,5 м1ч оптимальная величина отношения L/D находится в пределах 4—7. При этом обменная емкость указанных адсорбентов увеличивается на 25%, а скорость процесса повышается почти в 2 раза по сравнению с неподвижным слоем ионита [c.120]

Разделение компонентов можно осуществлять в колоннах на-садочного типа (колоночная хроматография), капиллярах, заполненных неподвижной жидкой фазой (капиллярная хроматография), на фильтровальной бумаге (бумажная хроматография), на тонком слое сорбента, нанесенном на стеклянную пластинку (тонкослойная хроматография). Разделять смеси можно при постоянной температуре и давлении или с программированием, т. е. с постепенным повышением по заданной программе температуры или давления газа-носителя. Все варианты хроматографии являются молекулярными, а жидкостно-адсорбционная хроматография может быть и ионообменной, осуществляемой при обмене ионов разделяемых компонентов с поверхностными ионами ионообменного адсорбента. [c.118]

Ранее были рассмотрены электрохимические свойства ионообменных смол и было показано, что под влиянием электрического тока подвижные или способные к обмену ионы свободно могут перемещаться внутри решетки неподвижной матрицы ионита. На этом и основывается процесс электрохимической регенерации ионитов без затраты реагентов [24—26]. При использовании ионитовых мембран можно регенерировать смешанный слой ионитов, превращая соответственно катионит в водородную форму и анионит в гидроксильную независимо от реакций, происходящих на электродах. [c.149]

Как видно из уравнений, между конкурирующими ионами устанавливается равновесие, которое может быть сдвинуто в одну сторону, если пропускать раствор, содержащий данный ион, через неподвижный слой смолы, находящейся в другой ионной форме. Каждая частица смолы участвует в установленном равновесии, и к тому времени, когда раствор достигает дна колонны, все ненужные из ранее присутствующих в растворе ионов оказываются замененными обменными ионами равного заряда из смолы. ТакИ]М образом, например, раствор Na l может быть полностью превращен в НС1, и наоборот. [c.45]

Неподвижными фазами, применяемыми в ТСХ, служат те же материалы, что и в ВЭЖХ для разделений, основанных нв адсорбции, распределении (нормально или обращенно-фазовом), ионном обмене и эксклюзии. Эти материалы в внце мелко размолотых частиц наносятся на плоские пластины размером 5 X 10,10 X 20 или 20 х 20 см. При размере частиц 20 мкы достигается толщина слоя от 200 до 250 мкм. Во время развития хроматограммы при ее длине 12см в течение 25 мин достигается около 200 стадий разделения. [c.293]

Характеристика иондобменного оборудования непрерывного действия. Многие химические процессы, осуществляемые ионообменными методами в лаборатории, н е могут J быть с достаточно высокими экономическими показателями реализованы в заводских условиях при использовании ионообменников с неподвижным слоем, которые применяются для обработки воды или для простой очистки, К этим процессам, наиболее трудным для осуществления, относятся разделение, регенерационное концентрирование, очистка или обмен. Используя ионообмен, можно разделить два и более ионов [c.138]

Регенерационное концентрирование, очистка и обмен — примеры ионообменных процессов, при которых сначала данный ион из одного раствора сорбируется ионообменной смолой, а затем десорбируется в другой раствор. Если сорбируется ион целевого продукта, то это пример регенерации и концентрирования, если ион представляет собой нежелательную примесь, то это пример процесса очистки раствора. При обмене существо процесса заключается в превращении одной соли в другую, например, гидроокиси кальция в гидроокись натрия. Когда концентрация ионов, которые должны быть превращены в другую форму (например, кальциевый и магниевый ионы, находящиеся в воде, в натриевый или водородаый ионы), составляет несколько частей на десять тысяч, целесообразно проектирование аппаратов с неподвижным слоем смолы, продолжительность рабочего цикла или загрузочного периода которых будет много часов или даже несколько суток, а длительность регенерации не превысит 2 ч, С другой стороны, в более сложных сорбционно-десорбционных процессах, с относительно высокими концентрациями веществ и более сложной регенерацией или десорбцией, за несколькими минутами загрузочного периода может следовать многочасовая регенерация, В этом случае, чтобы обеспечить непрерывный процесс, потребовалась бы большая батарея аппаратов с огромным объемом смолы. Значительные капиталовложения в сочетании с высокими издержками производства часто делают такие процессы экономически нецелесообразными. [c.138]

Весьма разнообразны методы хроматографии, играющие большую роль в аналитической химии, особенно в анализе органических веществ. Разделение смесей осуществляется при движении жидкой или газообразной фазы сквозь слой неподвижного сорбента, состоящего из дискретных элементов — обычно зерен или волокон. Сорбент обладает большой суммарной поверхностью. Разница в адсорбируемости компонентов разделяемой смеси или в кинетике их сорбции и десорбции обеспечивает разделение. Дело в том, что при движении смеси через слой сорбента элементарные акты сорбции и десорбции повторяются множество раз это позволяет эффективно использовать даже очень малую разницу в сорбируе-мости компонентов или разницу в кинетике сорбции — десорбции. Механизм сорбции может быть различным — простая адсорбция, ионный обмен, образование осадков, растворимых комплексных соединений, распределяемых между двумя жидкими фазами. Соответственно известны и применяются адсорбционная, ионообменная, осадочная, распределительная хроматография. Различна и техника хроматографического разделения сорбентом можно заполнить колонку, его можно использовать в виде тонкого слоя — мы будем иметь дело с колоночной, бумажной или тонкослойной хроматографией. Иногда хроматографическое разделение осуществляют ири наложении электрического поля и тогда появляется [c.80]

Напряженность электрического поля у границы ( поверхности ) ионов, не превышающих по размеру ионы Сз+ и 1 , настолько велика (10 —10 В-см- ), что непосредственно примыкающие к ним молекулы воды сильно ориентированы, поляризованы и сжаты силами ион-дипольного взаимодействия ( неподвижный слой). Однако неподвижность сцепления имеет лишь условный смысл, так как молекулы воды в непосредственной близости к ионам все еще участвуют в непрерывном обмене. Среднее время пребывания молекул в первой (ближайшей) сфере можно определить из скорости обменных реакций, протекающих между этими молекулами и другими лигандами. Судя по данным Эйгена, из1мерявшего поглощение ультразвука [18], число обменивающихся в 1 с молекул составляет 0,5—9-10 для иона Ы+, 2—50-10 для иона Сз+ (в зависимости от природы лигандов) и 10 для М +. Однако в случае ионов Са + скорость обмена примерно в 1000 раз выше. Скорость обмена между молекулами воды вокруг иона, вероятно, не отличается заметно от скорости обмена с другими лигандами. Очень велико различие в скорости обмена молекул воды в первой гидратной оболочке ионов Са + и Мд + эти данные подтверждены некоторыми экспериментами по [c.80]

Способность ионитов к ионному обмену объясняется их строением. Любой ионит состоит из твердой основы (матрицы), на которую тем или иным способом нанесены специальные функциональные группы, способные при помещении ионита в раствор к образованию на поверхности ионита потенциалообразующих ионов, т. е. к возникновению заряда. Вследствие этого вокруг твердой фазы создается диффузионный слой из противоположно заряженных ионов (противоионов). Появление потенциалообразующих ионов может происходить либо адсорбцией функциональными группами ионита из раствора ионов какого-либо знака заряда (например, —КНз- Н+- МН+4), либо диссоциацией функциональных групп под действием молекул воды (например, —ЗОзН- 50з +Н+). В последнем случае противоионами, образующими диффузный слой, являются ионы, переходящие в раствор в процессе диссоциации. Ионы диффузного слоя обладают повышенным запасом кинетической энергии и могут выходить из диффузного слоя в раствор, но при этом из раствора в диффузный слой должны переходить ионы того же знака заряда. Таким образом, испит можио представить как твердый электролит, неподвижная часть которого представляет одну его часть, а подвижные противоионы — другую (рис. 3.1). [c.59]

Монография посвящена описанию принципов работы и устройства аппаратов с неподвижным и псевдо-ожижеыным зернистым слоем. Рассмотрены геометрия зернистого слоя, аэродинамика и внутренняя гидродинамика неподвижного, псевдоожиженного и плотного движущегося слоев. Изложены вопросы тепло- и массо-обмена в этих слоях и протекающие в них типовые процессы (адсорбция, ионный обмен, гетерогенный катализ, осушка, обжиг, восстановление, окисление, дегидратация и др.). Книга снабжена исчерпывающей библиографией. [c.2]

Вопрос о том, может ли ионообменная смола быть использована в некоторых специфичных случаях с высоким уровнем радиации, связан не только со скоростью разрушения, но и с общей продолжительностью облучения. При изучении сорбции радиоактивных ионов на обычной колонне с неподвижным слоем смолы обмен обычно происходит в течение промежутка вромеии от нескольких секунд до нескольких минут, после чего загруженная смола перед циклом элюирования может находиться в колонне час или более. Именно в течение этого периода проис- [c.456]

На рис. 1 приведены для иллюстрации схемы умягчения воды на неподвижном слое и в противотоке [2]. Двухзарядные катионы М " сорбируются сильнокислотным катионитом в Ка-форме. Регенерацию катионита проводят концентрированным раствором КаС]. Аналогичные схемы могут быть применены и для решения других задач этой группы. В таких процессах ионы растворенных электролитов обмениваются на ионы ионита и при пропускании раствора через колонну с зерненым ионитом но слою ионита перемещается сорбционный фронт, или так называедгая рабочая зона. Ниже ее ионит находится в исходной форме, а выше — в отработанной, т. е. полностью насыщенной извлекаемыми ионадш. Протяженность этих неработающих зон обычно значительно больше, чем протяженность сорбционного фронта. Поэтому основная часть ионита в колонне с иеподвияшылг слоем большую часть времени в обмене не участвует. В противоточной колонне отработанный ионит сразу уводится, а подготовленный к работе подается в рабочую зону. Размер колонны определяется размером рабочей зоны. [c.152]

Возникает вопрос является ли этот двойной слой неподвижным или между поверхностью металла и раствором имеется обмен ионами Можно показать экспериментально, что двойной электрический слой является подвижным. Если взять металл, содержащий некоторое количество радиоактивного изотопа, и погрузить его в раствор своей соли, не содержащий этого изотопа, то через некоторое время можно обнаружить наличие радиоактивных ионов в растворе. К такому же результату приводит обратный опыт с металлом, не содержащим радиоактивного изотопа. Если образец такого металла погрузить в раствор своей соли, который содержит радиоактивные ионы, то через некоторое время можно обна- ружить радиоактивные атомы I. в поверхностном слое металла. [c.89]

Смягчение воды методом ионного обмена. Метод основан на применении ионитов — твердых зернистых нерастворимых материалов, способных обменивать входящие в их состав ноны на ионы, содержащиеся в природной воде. Иониты подразделяются на катиониты и аниониты. Катионит — структура, на высокомолекулярном каркасе которой имеются неподвижные сложные анионы их заряды уравновешиваются зарядами подвижных простых катионов. Последние могут вступать в обменное взаимодействие с катионами природной воды. Анионит — структура, на высокомолекулярном каркасе которой имеются неподвижные сложные катионы, уравновешивающие заряды подвижных простых анионов. Последние способны к обменному взаимодействию с анионами воды или какого-либо электролита. Если смягчение воды ставит своей целью освободиться только от катионов, определяющих жесткость воды, то ограничиваются одним катионированием. Работа установки по катионированию воды состоит в пропускании воды че-зез слой катионита сверху вниз. Если применяют натрийкатионйт K]Na, то процесс протекает по следующему уравнению обменных реакций [c.234]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология