Термодинамика ионообменных процессов

ТЕРМОДИНАМИКА ИОНООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ [c.178]

О ВЛИЯНИИ температуры на установление ионообменного равновесия и на скорость обмена было уже подробно сказано в разделах Статика и Кинетика , а также Термодинамика ионообменных процессов (178), где приведены важные термохимические данные. Ниже даны некоторые замечания, существенно интересующие практика. На практике влияние температуры проявляется часто в побочных явлениях изменение степени диссоциации внешнего раствора, набухаемости обменника и т. д. Определенное вторичное влияние температуры на величину обменной [c.340]

Термодинамика ионообменных процессов [c.31]

Книга посвящена актуальным вопросам современной теории ионного обмена и экстракции. В ней рассматриваются равновесие и кинетика ионообменных процессов. Большое внимание уделе о селективности ионного обмена. Отдельно на основе термодинамики необратимых процессов разбирается перенос в ионообменных мембранах. [c.4]

Несомненно, самым строгим методом описания ионного обмена, при котором происходит диффузия сразу нескольких компонентов, является термодинамика необратимых процессов [53, 56]. Этот метод используется главным образом для описания стационарной диффузии в ионообменных мембранах [57, 58] (см. подробно в главе 8). Известна только одна попытка применить термодинамику необратимых процессов для решения более сложной проблемы нестационарного ионного обмена [59]. [c.291]

Для дальнейшего развития и совершенствования ионообменных процессов химической технологии необходимы систематизация и обобщение имеющегося фактического материала с единых теоретических позиций. Такая цель и была поставлена при написании данной работы. В ней сделана попытка широко и всесторонне проанализировать и обобщить результаты исследований, прежде всего, по термодинамике и кинетике ионного обмена по разработке инженерных методов расчета и моделирования с применением электронно-вычислительной техники по аппаратурному оформлению процессов ионного обмена. В книге отражены достигнутые успехи и показаны перспективы практического применения ионитов в отдельных производствах неорганических и органических веществ, в катализе, при получении лекарственных препаратов, в медицине, радиохимии и т. д. [c.3]

Все это определяет целесообразность рассмотрения на первой стадии описания равновесных свойств ионитов самых общих соотношений, характеризующих ионообменный процесс, безотносительно к природе ионита и специфики реализующихся в нем взаимодействий. Такие соотношения могут быть получены методами термодинамики. К настоящему времени и в отечественной, и в зарубежной литературе опубликовано достаточно монографий, в которых подробно и на высоком уровне обсуждаются основные вопросы термодинамики ионообменных равновесий [1—5]. [c.5]

Несмотря на то, что в термодинамике концентрационные шкалы рассмотренного типа практически не используют, их широко применяют для описания ионообменных процессов прежде всего потому, что это позволяет прямо характеризовать один из наиболее важных параметров ионообменных систем — их селективность. [c.18]

Книга представляет собой сборник работ, написанных на современном научном уровне ведущими специалистами в области исследования ионообменных процессов. Статьи преимущественно обзорного характера освещают достижения в области исследования ионообменных сорбентов, термодинамики обмена неорганических и органических ионов, неравновесной динамики обмена смесей на анионитах. В книге изложены принципы л способы оптимизации ионообменных процессов, даны обзоры по применению ионообменных процессов в технологии неорганических веществ, при получении биологически активных препаратов, а также в химическом анализе. [c.2]

Основным вопросом термодинамики ионообменных равновесий является нахождение свободной энергии Гиббса AG. Как и в случае обычных химических процессов, ее рассчитывают по уравнению [c.111]

При количественных расчетах ионообменного процесса по теории доннановского мембранного равновесия вместо концентраций нужно подставлять активности. Чтобы вычислить на основании термодинамики осмотическое давление, нужно иметь в виду, что чем подвижнее и осмотически активнее обмениваемые ионы, тем меньше активность растворителя и тем больше молекул растворителя может проникнуть в зерна смолы до того момента, когда давление набухания будет уравновешено эластичным натяжением каркаса смолы. При этом активность воды в смоле и в растворе будет разная, и необходимо учитывать число молей осмотически активных ионов в зернах смолы, объем зерен смолы, объем каркаса смолы и эффективный гидратированный объем обмениваемых ионов. Термодинамическое осмотическое давление ионита пропорционально концентрации подвижных обмениваемых ионов и, следовательно, возрастает с увеличением обменной емкости смолы и уменьшается при ассоциации обмениваемых ионов с функциональными группами, несущими противоположные заряды. Это давление увеличивается также с увеличением диаметра обмениваемых ионов. Эластичность каркаса ионита можно охарактеризовать через свободный объем ионита, соответствующий значению осмотического давления, равному нулю, и произведению осмотического давления на модуль эластичности смолы. При этом свободная энергия сорбции воды соответствует переносу грамм-молекул воды из раствора в смолу и определяется по формуле [c.39]

В предыдущих разделах было показано, что ионообменные мембраны представляют собой микрогетерогенные системы, причем для одних типов мембран (гелевые мембраны) фазы выделяются достаточно четко, а для других (мембраны с жестким каркасом и гидрофобные мембраны) можно говорить о фазах лишь достаточно условно. Применение термодинамики неравновесных процессов к микрогетерогенным системам позволяет получить уравнения переноса, по форме совпадающие с соответствующими уравнениями в гомогенной среде [c.160]

Термодинамика. И. о.— обратимый процесс, приводящий, как правило, к установлению термодинамич. равновесия. Это обстоятельство позволяет легко регенерировать иониты после их использования. Катиониты регенерируют 0,2—0,5 н. р-ром к-ты, аниониты — р-ром щелочи, слабоосновные аниониты — р-ром соды. При средних степенях сшитости ионита положение ионообменного равновесия в значительной мере определяется природой обменивающихся ионов. Так, сродство сульфо-катионитов к ионам металлов при малых концентрациях водных р-ров и невысоких темп-рах увеличивается с ростом валентности катионов в ряду Na+< a +< <А1 +<ТЬ +, а при одинаковой валентности — с ростом атомного номера иона, напр. [c.429]

Значительная часть фундаментальных работ по ионному обмену посвящена равновесию и термодинамике процесса гораздо меньше внимания уделено кинетике ионного обмена. В результате этого теория ионообменной кинетики находится в зачаточном состоянии, причем количественная оценка возможна лишь для идеальных систем простейшего типа. Тем не менее основные положения кинетики ионного обмена разработаны достаточно хорошо. Теории, предложенные в последнее время для простых систем, удовлетворительно подтверждаются экспериментальными результатами. Это дает основание автору наряду с описанием современного состояния вопроса попытаться сделать прогноз относительно поведения более или менее сложных систем, подробно пока еще не исследованных. [c.281]

В обзоре [513] обсуждается применение термодинамики и кинетики обменных процессов к некоторым конкретным системам, включающим наиболее важные в области катализа и адсорбции цеолит-ные образцы. Приведены результаты изучения емкости, сродства, селективности, констант равновесия ионного обмена на различных структурных типах пористых кристаллов. При сравнении ионообменных свойств синтетических цеолитов и смол представляется возможность выбора оптимального ионообменника для конкретного случая обмена [48Ы. [c.49]

С рассматриваемой точки зрения поглощение воды ионообменными сорбентами, обусловленное осмотическим процессом, ограничивается гибкостью каркаса смолы количественно величина набухания может быть рассчитана из приведенных выше уравнений в предположении о равенстве конечного осмотического давления давлению набухания ионита. Однако более интересно остановиться на той стороне осмотической теории Грегора, которая связана непосредственно с термодинамикой обмена ионов и избирательностью поглощения. [c.96]

В связи с расширением применения ионного обмена в промышленности появляется необходимость разработки научных основ технологии все новых разновидностей этих процессов, в частности термодинамики их. Вместе с тем следует отметить, что из-за сложности ионообменных систем термодинамические характеристики указанных процессов сравнительно мало изучены. Так, из результатов экспериментального изучения их равновесия обычно невозможно точно вычислить термодинамическую константу равновесия, поскольку неизвестна не только активность ионов в ионите, но и их концентрация (степень диссоциации солевых форм). Заменяя эти величины суммарной равновесной концентрацией металла в ионите, получают условную константу обмена [1]. Однако так как для расчета термодинамических функций процесса ионного обмена необходимы данные об активности ионов, то их активность в ионите рассчитывают, используя модельные представления [2—6] или другие допущения [7—11]. Ввиду этого ясно, что необходимо изыскивать методы экспериментального определения активности ионов в ионите. [c.110]

Математическое описание ионообменного равновесия — крайне сложная задача. Известно множество теорий, построенных на различных моделы ых представлениях, но среди них нет пока ни одной, которая бы позволила количественно предсказать положение равновесия [1, 3, 5—7, 18, 24]. Наиболее строгим (хотя и трудным для обт.иснсЕсии многих физических явлений, наблюдающихся при обмене ионоь) является термодинамическое рассмотрение ионообменного равновесия. Ниже рассматривается процесс сорбции микроиримесей из водных растворов электролитов с пог иций элементарной термодинамики ионообменного равновесия [1—4, 48, 49]. [c.195]

Ионообменные мембраны находят все больше применение в различных областях техники, в частности при обессоливании воды. В книге рассматривается перенос в мембранах на основе современной термодинамики необратимых процессов. Авторы С. Каплан и Д. Микулески не ставили своей целью систематически изложить теорию [c.6]

Задача сводится к отысканию явной зависимости мембранного потенциала или Ел от состава растворов, константы ионообменного равновесия и внутрифазовых характеристик переносчиков тока в мембране. В ряде работ задача рассматривается с позиций термодинамики необратимых процессов [14]. В этом случае проводится интегрирование дифференциальных уравнений потоков всех видов подвижных частиц в мембране в условиях нулевого тока. Величина мембранного потенциала приводится в связь с потоком стационарной ди узии с учетом ионообменного равновесия на границах мембрана-раствор. В большинстве работ, которые будут обсуждаться ниже,задача решается [c.111]

На основании статистического подхода к описанию ионитов показано, что выражение для потенциала мембранного электрода мошт быть получено методом термодинамики необратимых процессов или квазитермостатического рассмотрения. Конкретизируются представления о механизме переноса заряда ионами в мембране в связи со специфичностью ионообменных электродов. Библиогр.-22 назв. [c.326]

В частности, даны полные сведения, касающиеся физических и химических свойств изобутилена, методов синтеза и анализа мономера. Предпочтение отдается последним достижениям, связанным с использованием ионообменных смол - катионных катализаторов для реакций изобутиленового сырья со спиртами как первой стадии получения высокочистого мономера и одновременно основной реакции получения алкилтретбутиловых эфиров - экологически чистых антидетонационных добавок к топливам. Проанализированы и обсуждены данные по кинетике и термодинамике реакций, оптимизации процессов. Расширены сведения о нетрадиционном способе получения изобутилена - термокаталитической деструкцией изобутиленсодержащих и других углеводородных полимеров (олигомеров), где параллельно решается проблема утилизации нестандартных продуктов. Дополнены ранее известные данные по некоторым химическим свойствам и лабораторным методам синтеза изобутилена, обсуждены промышленные варианты процессов. [c.377]

Адсорбция и ионообмен. Здесь изложены теоретические основы этих быстро развивающихся областей науки с точки зрбния термодинамики. Большое внимание уделено кинетике процессов адсорбции и ионообмена применительно к конкретным расчетным условиям. - [c.6]

Связь между потоками противоионов в сочетании с действием электрического поля усложняет уравнение из-за введения перекрестных коэффициентов из термодинамики необратимых процеЬсов [59]. Еще более серьезное затруднение заключается в том, что коионы в ионите нарушают, по крайней мере в некоторой степени выполнение условий, определяемых уравнениями (5) и (6). Таким образом, упрощенное решение с помощью только одного простого дифференциального уравнения оказывается недопустимым. Кроме того, ионный обмен может сопровождаться сорбцией или десорбцией растворителя, не оказывающих прямого действия на поток протиПоионов, по косвенно влияющих на скорости, так как эти процессы вызывают изменения размеров зерен ионита и подвижности ионов. При создании количественной теории ионообменной кинетики предстоит еще большая работа по выяснению влияния сорбции или десорбции растворителя, [c.296]

В книге обобщаются и анализируются теоретические и практические вопросы ионного обмена и ионообменной технологии. Описыва ются термодинамика и кинетика ионного обмена, методы расчета процессов и их аппаратурное оформление. Приведены примеры использования ионитов в химической технологии. Особое внимание уделено современным практическим достижениям в этой области. [c.2]

Ныне на повестку дня встает вопрос об экономически оправданной добыче соли из морской воды с последующим ее использованием в качестве сырья для получения соды. В этом направлении идут активные научно-исследователь-ские работы. С точки зрения термодинамики получение соли из морской воды состоит в отделении от нее водного раствора соли и перевода соли в твердое состояние. На одном из этапов этого процесса вода пребывает в виде пара, и, поскольку это приводит к значительным ее потерям, получение соли из морской воды связано с обильным расходом энергии. Поэтому в настоящее время усиленно изучаются возможности совершенствования оборудования для получения соли из игорской воды с помощью высоких давлений а также возможности применения метода концентрации с помощью электролиза и метода охлаждения. Сущность метода концентрации с номощью электролиза состоит в непосредственном улавливании из морской воды ионов натрия и ионов хлора. С этой целью исследуются возможности использования ионообменных смол Метод охлаждения особенно интенсивно изучается в Токийской экспериментальной лаборатории. Он заслуживает весьма серьезного внимания. Суть этого метода состоит в том, что неносредственно в морскую воду [c.303]

В связи с потребностями современной науки и техники в новых материалах, обладающих определенным комплексом свойств (высокая термическая устойчивость, сохранение диэлектрических свойств при высоких температурах, устойчивость к излучению и т. д.), особенно большое внимание привлекают неорганические полимеры. Однако вопросам их строения, природе химической связи, термодинамике процессов образования до сих пор уделялось весьма недостаточное внимание. Нет ясности и в классификации неорганических полимеров, поэтому для создания основ химии неорганических полимеров необходимо расширить наши знания в области простых неполимерных неорганических систем с позиций современных представлений о природе химических связей. Это позволит понять условия синтеза полимеров с заранее заданными свойствами, подойти к объяснению их физико-химических свойств и строения. Обнаруженные недавно избирательные ионообменные свойства гидроокисей многовалентных металлов и синтезированных на их основе гетерополикислот привлекли особо пристальное внимание к химии элементов V периода Zr (IV), Nb (V), Sn (IV), Sb (V), J (V, VII). Однако обзорных работ по химии и структуре гидроксисоедине-ний этих элементов и их солей очень мало [1—3] и в них соединениям Sn (IV), Sb (V), J (V, VII) либо уделяется небольшое внимание, либо они рассматриваются весьма односторонне [1]. [c.162]