Процесс обмена в фильтрующем слое

Влияние параметров фильтрующего слоя на процесс восстановления Ре + -иона представлено на рис. 1 и 2. Из рис. 1 видно, что с увеличением высоты фильтрующего слоя имеет место параллельный перенос фронта окислительно-восстановительного процесса. При этом наблюдается пропорциональное увеличение полной обменной емкости. [c.62]

Работу фильтрующего слоя рассмотрим на примерах вымывания водой находящейся в колонке кислоты и пропускания кислоты через промытую водой колонку с Н-катионитом 1. Очевидно, происходящий при этом обмен ионов водорода из раствора на ионы водорода в смоле можно не учитывать. Для количественного описания процессов используем метод послойного расчета [3—5]. Исходные представления при этом будут общими. Объем жидкости Уп разбивается на ряд элементарных объемов (ПЭО), имеющих конечные размеры —Уп- Вытесняющая жидкость, поступающая в свободное сечение колонки, проходит последовательно равными элементарными объемами (СЭО). Примем объем СЭО равным объему, образованному свободным сечением колонки и высотой, соответствующей ПЭО обозначим его Ус-Будем считать, что за время прохождения каждого СЭО через любой ПЭО, определяемое как элементарное время т, достигается состояние [c.205]

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]

Как правило, на практике используют не противоток, а неподвижный фильтрующий слой. Теоретическая обработка устанавливающихся при этом стационарных отношений проще в том случае, если обе фазы, очищаемая жидкость и ионообменник, движутся навстречу друг другу , т. е. так, что для каждого сечения независимо от времени устанавливается стационарный баланс массы. Скорость потока жидкости сверху вниз и противоположное движение обменного материала в рамках упомянутого примера умягчения должны взаимно устанавливаться таким образом, чтобы в единицу времени поток жидкости сверху приносил точно столько же компонентов жесткости, сколько их поглощается током обменника и перемещается вверх. Из сделанного выше замечания о содержании кальция в воде средней жесткости при принятой емкости вытекает, что поток жидкости по порядку величины должен перемещаться примерно в 100 раз скорее, чем ионообменник. Если на оси ординат отложить жесткость воды, прошедшей через ионообменную колонку, а на оси абсцисс — объем V протекшей жидкости, то для процесса умягчения получают 5-образную кривую , левый край которой асимптотически приближается к оси абсцисс, а правый — асимптотически к прямой, параллельной оси абсцисс V и отстоящей от нее на расстоянии Хо (Хо — концентрация компонентов жесткости в исходной воде). [c.229]

Обмен ионов проводят, как правило, в динамических условиях, которые обеспечивают более полное протекание процесса замещения, чем статические условия. Для этой цели используют колонки, заполненные зерненым ионитом. Через колонку фильтруют раствор до проскока поглощаемых ионов или до полного насыщения слоя ионита ими. Поглощенные ионы затем могут быть вымыты — элюированы — из колонки подходящим вытеснителем— элюентом. Рассмотрим простейший случай работы ионообменной колонки через слой ионита, насыщенного противоионами А+, фильтруется раствор, содержащий ионы В+ такого же заряда. При прохождении первых порций раствора в верхнем слое происходит обмен ионов А+ на ионы В+ и обедненный ионами В+ раствор движется вниз в это же время свежие порции раствора поступают в верхнюю часть колонки. Оставшиеся в протекающем растворе ионы В+ поглощаются следующим слоем, и вытекающий раствор содержит только ионы А+ в концентрации, равной исходной концентрации фильтруемого раствора, благодаря эквивалентности обмена. [c.684]

Как указывают М. С. Шкроб и Ф. Г. Прохоров [200], в процессе работы у анионита АН-2Ф постепенно снижается динамическая рабочая обменная емкость и увеличиваются амфотерные свойства, особенно при тонком слое ионита. Так, в промышленных фильтрах ядерных энергетических установок рабочая обменная емкость анионита АН-2Ф снижается на 12—13% в год, причем за первый год на 25%. Авторы объясняют это явление следующими причинами старением геля ионита, приводящим к замедлению диффузионных процессов постепенной потерей функциональных групп снижением пористости зерен за счет поглощения органических веществ из воды необратимым поглощением из воды соединений железа, способствующих частичному окислению поглощенных органических веществ. Лучшими качествами из слабоосновных отечественных анионитов обладают иониты АН-18 и АН-22. [c.154]

Толщина нижнего, защитного или рабочего, слоя катионита определяется кинетикой диффузионных процессов. Для завершения процесса обмена в ионитовом фильтре необходимо, чтобы участвующие в обмене соли продиффундировали через диффузный слой жидкости, на поверхности зерна ионита и затем внутрь самого зерна. Толщина пограничного диффузного слоя у поверхности зерен ионита 8 может быть принята равной [c.534]

В динамических условиях вода, проходящая через слой ионита, контактирует (по высоте слоя) с новыми для нее объемами ионита. При этом в верхнем слое ионита вода содержит наибольшую концентрацию ионов, а ионит — наименьшую. Естественно, что наибольшая сорбция ионов будет наблюдаться именно в верхнем слое ионита. В поступающей на верхние слои ионита воде концентрация ионов не изменяется, а в ионите вследствие ионообменного процесса их количество будет увеличиваться. Таким образом, со временем ионит в этой части слоя будет истощаться и процесс сорбции передвинется дальше по слою. Очевидно, что концентрация удаляемых ионов, поступающих на какой-то участок слоя X в момент времени и Т2, будет различной, причем если Х2>Х1, то ДС = С —С >0. В пределе при каком-то т для этого участка . Это означает, что все участки, расположенные выше этого, уже не осуществляют ионный обмен. С другой стороны, для распределения концентрации удаляемых ионов по высоте фильтра для участков и Х2 (причем Х2>х ) в некоторый момент времени т справедливо, что АС С —С <0, т. е. концентрация удаляемых ионов падает по высоте слоя. Непрерывное снижение концентрации по высоте слоя приводит к тому, что их концентрация на каком-то участке слоя становится практически равной нулю. Таким образом, при осуществлении ионного обмена путем фильтрования воды через слой в последнем можно выделить [c.81]

Так как группа Си(МНз)4"+ имеет большой объем и требует много места внутри решетки. молекулы смолы [5], внедрение этих комплексов должно повести к сильному набуханию смолы. Однако этого не наблюдается, так как адсорбированный комплекс теряет два моля ННз в ходе процесса обмена и превращается в комплекс Си(МНз)2"+. Молярное соотношение компонентов в различных слоях насыщенного фильтра исследовалось детально, что позволило установить распределение веществ, показанное на рис. 4. При употреблении избытка воды пз смолы может быть удалено еще некоторое количество а.ммиака без осаждения солей меди между гранулами обменника (рис. 4), Надо отметить, что ряд других обменных материалов испытывался с целью выявления их эффективности в отношении голубой воды. Ниже приводится метод, использовавшийся в этих испытаниях. [c.357]

Большое распространение и широкое промышленное внедрение получили аппараты, в которых ионообменный материал перемещается периодически, а процессы ионного обмена происходят на фиксированных, гидравлически сжатых слоях при противоточ-ном движении воды, смолы и реагента [56, 60, 61, 71, 77]. Такие фильтры являются полунепрерывными, но ионный обмен в них практически осуществляется непрерывно. Аппараты этого типа имеют большую эффективность и отличаются гибкостью в эксплуатации. Недостатком их является необходимость периодических остановок для перемещения ионита. [c.49]

Интенсивность межслоевого обмена определяется не только молекулярной диффузией или поперечной дис-п ией на практике подчас более значим конвективный обмен, когда на диффузию накладываются, например 1) процессы перетекания через разделяющие слои 2) вертикальная конвекция в пределах самого фильтрующего пласта 3) вертикальная плотностная конвекция. [c.137]

Рассмотрим процесс отработки фильтрующего слоя при условии, что относительно сорбирующихся ионов раствор является сильно разбавленным. Поскольку при этом величина ионного отношения [45] [4, 5] много меньше единицы h 1), то и объем Ус Уп много меньше объема раствора W, содержание ионов в котором эквивалентно обменной емкости смолы в колонке. В этом случае после выхода из колонки п-ного элементарного объема весь фильтрующий слой будет занят небольшой частью п -f 1 объема, и приращение сорбированных ионов во всей совокупности элементарных слоев можно рассматривать как результат взаимодействия их с п-ным объемом. Кроме того, ведя расчет при условии Ус -f Уп 1У, можно не учитывать изменений, обусловленных пористой структурой смолы. [c.198]

В процессе обработки анионита АВ-17 рассчитывали количество сорбированного хрома до проскока и при насыщении фильтрующего слоя, а также определяли обменную емкость по 0,2 н. растворам Na l и НС1. [c.166]

Ход кривых показывает, что в слое смолы происходит концентрирование ГК, которое снижается по мере отработки катинообменника по минеральному иону. К моменту полной отработки ион -1тового фильтра по иону Мд++ вся ГК оказывается вытесненной из <олонки. Таким образом, в фильтрующем слое сорбента формируется зона ГК и минеральных веществ, которые оказывают выталкивающее действие на ГК. Этот процесс может быть положен в основу хроматографического разделения ГК и минеральных ионов. Для наиболее полного их разделения не-обход1 1Мы условия, при которых перекрытие зоны сорбированных веществ (смешанная зона) будет минимальным. С этой целью изучалась зависимость размытости фронта сорбции ГК оТ скорости фильтрации рабочего раствора в присутствии минерального иона. Были испытаны скорости 2, 4, 6, 8 и К) м ч. Фильтрат собирали до исходного содержания магния. Результаты опыта представлены графически на рис. 6. Анализ полученных в1 ходных кривых показывает, что при увеличении скорости фильтрации рабочего раствора снижается обменная емкость по ГК, проскок наступает значительно раньше. С возрастанием скорости увеличивается размытость зоны сорбции ГК. Таким образом, скорость фильтрации 4—5 м ч является наилучшей. [c.209]

Перспективным направлением является применение смешанного слоя катионитов и анионитов на намывных фильтрах — так называемый паудекс-процесс. У таких фильтров получается значительно большее использование полной обменной емкости ионитов. [c.161]

Для получения обессоленной воды содержание ионов Na- в воде, поступающей на ОН -фильтр, загруженный слабоосновной смолой, должно быть менее 0,2 г-экв/м . Слабоосновные смолы поглощают двухзарядные ионы S04 значительно сильнее, чем однозарядные анионы хлора. Поэтому при работе анио-ннтового фильтра до проскока анионов SO4 в слое анионита последовательно протекают два процесса. На первой стадии, за-поршающейся проскоком анионов хлора в фильтрат, в смоле осуществляется обмен ОН -ионов на анионы S04 " и С1 . На второй стадии, начинающейся после проскока анионов С1 , фронт сорбции ионов S04 перемещается по слою ионита в результате вытеснения ранее сорбированных ионов хлора, т. е. >па этой стадии протекает обмен между ионами S04 и С1 . В результате ионы Н+, находящиеся в Н+-катионированной воде, не нейтрализуются и фильтрат содержит свободную соляную кислоту. Таким образом, Н+-катионированную воду можно фильтровать через анионит только до завершения стадии ОН -обмена, т. е. до тех пор, пока pH фильтрата не начнет падать. При работе двух последовательно включенных ОН -филь-тров, фильтр I ступени может работать до проскока ионов [c.224]

Для получения обессоленной воды содержание ионов Na- в воде, поступающей на ОН -фильтр, загруженный слабоосновной смолой, должно быть менее 0,2 г-экв/м . Слабоосновные смолы поглощают двухзарядные ионы S04 значительно сильнее, чем однозарядные анионы хлора. Поэтому при работе анио-ннтового фильтра до проскока анионов SO4 в слое анионита последовательно протекают два процесса. На первой стадии, за-поршающейся проскоком анионов хлора в фильтрат, в смоле осуществляется обмен ОН -ионов на анионы S04 " и С1 . На второй стадии, начинающейся после проскока анионов С1 , фронт сорбции иопов S04 перемещается по слою ионита в результате вытеснения ранее сорбированных ионов хлора, т. е. >па этой стадии протекает обмен между ионами S04 и С1 . В результате ионы Н+, находящиеся в Н+-катионированной воде, не нейтрализуются и фильтрат содержит свободную соляную кислоту. Таким образом, Н+-катионированную воду можно фильтровать через анионит только до завершения стадии ОН -обмена, т. е. до тех пор, пока pH фильтрата не начнет падать. При работе двух последовательно включенных ОН -филь-тров, фильтр I ступени может работать до проскока ионов S04 , а фильтр II ступени — до проскока С1 -ионов, т. е. до тех пор, пока фильтрат остается нейтральным. Такое разделение смеси анионов 504 " и С1 целесообразно, так как позволяет использовать более высокую обменную емкость анионообменных смол при поглощении сульфатов и при регенерации анионитовых фильтров создает возможность утилизации отрабо-та1шых растворов, содержащих практически индивидуальные соли —сульфат аммония (или натрия) и хлорид, которые более выгодны для утилизации. [c.224]

При проведении анализов с помощью ионного обмена раствор фильтруется через слой ионообменной смолы, помещенный в колонку. Первой стадией в обменном цикле является поглощение, в процессе которого способные к обмену ионы ионита замещаются ионами анализируемого раствора. Следующим этапом является удаление из колонки сорбировавшихся ионов (элюция). Е. Н. Гапон [44] указывает на два возможных вида элюции [c.315]

Основной технологической характеристикой ионитов служит рабочая (дйнамическая) обменная емкость. Она определяется количеством иоцов (мг-экв/дмз или г-экв/м ), поглощенных определенным объемов набухшего ионита в процессе фильтрования до момента появления этих ионов в растворе, выходящем из фильтра. Рабочая обменная емкость зависит от природы ионита и поглощаемых ионов, солесодержания, pH, концентрации одноименных ионов в обрабатываемой воде, скорости фильтрования, высоты слоя ионита, фракционного состава, режима работы фильтра. Солевые формы катионитов имеют высокую степень диссоциации и поэтому их активность в меньшей степени зависит от концентрации одноименного иона в растворе. Рабочая обменная емкость ионита зависит от солесодержания. Так, например, рабочая обменная емкость катионита КУ-2 при увеличении солесодержания от 1 до 15 мг-экв/л снижается примерно на 15%. [c.83]

Но этот процесс обмена ионов Са- на На в почвах и глинах в естественных условиях сильно осложнен рядом обстоятельств. Практически поглощение Са" и переход в раствор N3 затруднены прежде всего очень малым количеством Ыа в почвах. В подзолистых почвах и черноземах количество Ка в обменном комплексе чрезвычайно мало. Кроме того, основные массы талых и дождевых вод в гумидной зоне стекают по еще более обедненным N3 и промытым поверхностным слоям почв, а через глины вода очень трудно фильтруется. Все это сильно затрудняет установление в воде равновесных шличеств Ка, и (поэтому в большинстве случаев для речных вод, вероятно, характерно отсутствие рзв-новесия Катионов в растворе и в адсорбированном состоянии. [c.102]

Процессы, протекающие в фильтре, отрегенерированном голодной нормой кислоты, можно представить следующим образом. При пропускании воды через верхние слои катионита, практически содержащие лишь обменные катионы водорода, проходят реакции обмена, типичные для обычных водород-катионито-вых фильтров. В результате образуются сильные минеральные кислоты и угольная кислота. [c.418]

Рассматриваемый процесс может осуществляться в статических и динамических условиях. В первом случае испытуемый раствор приводят в соприкосновение с ионитом и тщательно перемешивают. Происходит ионообмеп, в результате которого активная группа ионита оказывается в стабильной солевой форме, не подвергающейся гидролизу нри промывке (изменение объема ионита невелико). В производственных и аналитических работах чаще всего используют ионообмен в динамических условиях. В этом случае обмен проводят в колонках, нанолненных требуемым количеством подготовленного ионита. Испытуемый раствор очень медленно фильтруют через слой ионита при этом ионит насыщается ионами из раствора в обмен на противоионы. Процесс сопровождается очень малым тепловылг эффектом (1 ккал/моль) скорости обмена высоки как, для ионитов в кислой и основной формах, так и в солевой (при регенерации). [c.84]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология