Массоперенос при ионном обмене

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]

Для математического описания явления ионного обмена как многостадийного гетерогенного процесса необходимо иметь данные о закономерностях массопереноса при обтекании частиц ионита сплошной жидкой фазой с учётом конкретной гидродинамической обстановки. В работах по анализу массопереноса при ионном обмене довольно часто используют различные модельные представления общей теории массообмена. [c.86]

К массообменным процессам с участием жидкой (газовой или паровой) и твердой фаз относят адсорбцию, ионный обмен, сушку, растворение, экстракцию из твердого тела, кристаллизацию. К специфическим особенностям этих процессов следует отнести нестационарность массопереноса и многообразие элементарных механизмов переноса массы в твердой фазе. [c.178]

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]

В книге рассмотрено взаимодействие ионитов с растворителем, ионный обмен и необменное поглощение электролитов и влияние неоднородности ионитов на эти процессы. Проведено сравнение существующих термодинамических теорий и особое внимание уделено методам расчета термодинамических функций процесса обмена. Кроме того, рассмотрены общие вопросы теории диффузии и массопереноса и их приложение к кинетике ионного обмена. Существенное внимание уделено процессам с замедленным приближением к состоянию равновесия. [c.2]

Таким образом, теория Адамсона и Гроссмана постулирует, что при ионном обмене происходит лишь взаимное согласование величин потоков противоионов, конкретный механизм которого фактически не рассматривается. Тем не менее считается, что согласование фактически не отражается на характере закона массопереноса через пленку, и, следовательно, характер механизма переноса противоионов через пленку остается тем же. [c.286]

МАССОПЕРЕНОС ПРИ ИОННОМ ОБМЕНЕ [c.86]

Зависимости, описывающие массоперенос при ионном обмене на основе различных модельных представлений [c.87]

Пленочная модель (табл. III. 1) не учитывает современных представлений о гидродинамике на границе раздела фаз, в частности, в ней отсутствуют понятия пограничного гидродинамического и диффузионных слоев. Поэтому описание массопереноса при ионном обмене на основе этой модели следует считать весьма приближенным. Результаты такого описания не могут быть использованы в современных инженерных методах анализа и расчета процессов ионного обмена. [c.87]

Остановимся несколько подробнее на предлагаемой в последнее время модели гидравлического радиуса [59, 78, 82]. Согласно последней, при тех же допущениях, что и в теории пограничного слоя, массоперенос при ионном обмене можно рассматривать по аналогии с тепло- и массопереносом от поверхности трубки к потоку жидкости с ламинарным профилем скорости, образующимся на трубке, эквивалентной диаметру зерна ионита. Радиус такой условной трубки можно найти с помощью зависимости [c.88]

Для описания массопереноса при ионном обмене можно использовать также модель, построенную на основе теории обновления поверхностей [84]. Эта модель массопереноса, являющаяся по существу дальнейшим развитием модели пограничного слоя, учитывает нестационарный характер строения поверхности и требует знания прежде всего времени обновления поверхности. Согласно этой модели, коэффициент массопереноса при турбулентном режиме может быть определен по следующей формуле [c.89]

Анализ и сравнение массопереноса при ионном обмене с использованием модельных представлений, приведенных в работе [85], позволяют сделать следующие основные выводы. Модель гидравлического радиуса более точно предсказывает значение коэффициентов массопереноса и лучше описывает процесс массопереноса при гидродинамическом режиме ионного обмена, соответствующем низким значениям величин Re < 20. Применение ее целесообразно для задач, требующих большой точности в предсказании значений эффективного коэффициента диффузии и коэффициента массопереноса и связанных, в основном, с физико-химическим рассмотрением процесса. [c.90]

При моделировании процесса ионного обмена, по какому бы из указанных выше направлений не велось исследование, один из самых его ответственных этапов — это качественный и количественный учет неравновесности ионного обмена, обусловленный элементарными диффузионными процессами как в пограничном слое, окружающем зерно ионита, так и внутри самого зерна, а также собственно химическим актом между обменивающимися ионами и матрицей ионита (см. гл. И). Учет этот может быть осуществлен различными путями либо кинетическим анализом процесса и его механизма — путем использования экспериментальных данных и зависимостей для установления численных значений отдельных параметров модели и связи между ними, либо непосредственной оценкой перечисленных выше факторов неравновесности при составлении системы дифференциальных уравнений описывающих процесс. Широкое использование ЭВМ позволяет объединить эти пути, не упрощая при этом излишне модели, например, при описании переноса вещества через пограничный диффузионный слой. Так, модель массопереноса при ионном обмене включает в общем случае описание диффузии внутри ионита, переноса вещества на границе раздела взаимодействующих фаз, конвективной диффузии в сплошной фазе с учетом гидродинамической обстановки в слое ионита и т. д. [c.94]

Для нахождения коэффициента массопереноса при ионном обмене может быть использована модель массопереноса на основе теории обновления поверхности [102] [c.109]

Некоторого улучшения показателей работы аппаратов со взвешенным слоем ионита можно достичь путем секционирования слоя ионита (рис. VHI.6). В этом случае гидравлическое сопротивление незначительно, загрузка ионита уменьшается, ВЭТС много меньше, а удельная производительность возрастает до 10—20 mYm -ч и более. Использование смешанного слоя ионита и повышенных нагрузок (30—45 mVm -ч) может интенсифицировать массоперенос при ионном обмене, а в некоторых случаях и транспорт ионита без специальных передаточных устройств в аппарате. [c.262]

Согласно этим данным, коэффициент массопереноса при обмене различных ионов на катионите КУ-2 в Н-форме при 18° С описывается уравнением [c.77]

По своей природе ионный обмен относится к группе гетерогенных химических процессов, для которых характерны стадии, специфичные для явлений массопереноса с химической реакцией , а именно 1) диффузия одного или нескольких реагентов из объема фазы А к границе раздела фаз 2) диффузия реагентов от границы межфазной поверхности в объем фазы В 3) химическая реакция в фазе В 4) диффузия реагентов, присутствующих первоначально в фазе В, или продуктов реакции, когда эта диффузия обусловлена градиентом концентрации, возникающим за счет протекания химической реакции. [c.95]

Группа диффузионных, или массообменных, процессов связана с переносом веществ в различных агрегатных состояниях из одной фазы в другую (абсорбция, дистилляция и ректификация, адсорбция и десорбция, экстракция, растворение, кристаллизация, увлажнение, сушка, сублимация, диализ, ионный обмен и др.), скорость которых определяется законами массопереноса. [c.137]

Обычные ионообменные смолы готовят путем хлор-метилирования сферических частиц сополимера стирола с дивинилбензолом и последующего аминирования. Для большинства смол реакция протекает полностью с образованием обменника с высокой емкостью. В колонках, заполненных обычными анионообменниками с высокой емкостью, скорость разделения может лимитироваться диффузией ионов в объеме частиц смолы и обратно, а также обменными реакциями в смоле. В результате медленного массопереноса и размывания зоны для некоторых колонок наблюдается общая потеря эффективности. Повышения как скорости разделения, так и эффективности колонки достигают путем увеличения скорости переноса. [c.66]

В полном или выборочном концентрировании растворенных веществ на поверхности минерального скелета, приводящем к снижению общего потенциала массопереноса (характерными примерами здесь служат физическая сорбция и осаждение), 2) в трансформации качественного состава фильтрующихся растворов за счет обмена компонентами между жидкой и минеральной фазами (такой эффект могут давать, например, процессы ионного обмена и растворения, способствующие обогащению растворов элементами обменного — солевого комплекса пород), а также [c.281]

Разные соединения одного и того же элемента имеют различные термодинамические, физико-химические и- гидродинамические параметры (свободные энергии, коэффициенты ионной и молекулярной диффузии). Поэтому процессы массопереноса (растворение, ионный обмен, кристаллизация, диффузионные и конвективно-диффузионные перемещения вещества в растворах), составляющие основу формирования химического состава подземных вод, невозможно правильно интерпретировать и прогнозировать без знания форм переноса элементов. Именно эти формы определяют возможность, геологическую значимость процессов, а также их кинетику. Имеются и другие геохимические вопросы, правильное рещение которых невозможно без знания состояний элементов в подземных водах. Так, при оценке степени насыщения подземных вод карбонатом или сульфатом кальция использование в расчетах суммарных активностей кальция, карбонатов и сульфатов без вычета тех их частей, которые связаны в сложных ионных и молекулярных соединениях, часто приводит к ошибочным выводам о пересыщениях ими подземных вод. Суждение о мнимом пересыщении, подземных вод этими соединениями широко распространено в гидрогеохимической литературе. При образовании устойчивых комплексных соединений происходит смещение равновесий в геохимических процессах (растворении, выщелачивании, осаждении и соосажде-нии, сорбции, ионного обмена, окислении, восстановлении) в сторону водной фазы. При этом чем устойчивее комплексное соединение, тем сильнее эти смещения. Экспериментально установлено, что комплексообразование предохраняет элементы-гидролизаты (Ре, А1, Ве, Си и др.) от полного гидролиза, тормозит образование гидроокисных соединений и удерживает эти элементы в околонейтральных и даже щелочных водах. Геохимическими последствиями этого является расширение кислотно-щелочного диапазона водной миграции гидролизующихся элементов, [c.33]

Таким образом, получают систему 11 уравнений (5)-(12), (14)-(16) с неизвестными С], Щ, Р], 8] Tj, З], Х , у р представляющую процессы массопереноса (конвекцию с микродисперсией), и физико-химические превращения (комплексообразование, сорбцию, ионный обмен, растворение, осаждение). Окислительно-восста-новительные и кислотно-основные процессы можно реализовать, если свести их к идентичным по математическому представлению формам процессу комплексообразования, где результирующие [c.30]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология