Эффективность диффузии ионообменных смол

Изучение С. полимерами имеет большое практич. значение ввиду широкого применения полимеров в качестве упаковочных пленочных материалов, защитных, изоляционных и отделочных покрытий, ионитов и разделительных мембран для очистки воды и т. д. Химические, механические, электрические и др. свойства полимеров зависят от природы и количества сорбата, поглощенного полимером, а характер изменения этих свойств определяется скоростью С. Проницаемость полимеров по отношению к газам, парам и жидкостям определяется сорбционной способностью и коэфф. диффузии сорбата, к-рые м. б. рассчитаны по данным сорбционных измерений. Изучение С.— эффективный метод оценки пористости волокон, пленок и ионообменных смол. Исследование С. полимерами представляет и значительный теоретич. интерес, т. к. является источником информации о структуре полимера, плотности упаковки его макромолекул, их подвижности в различных условиях, свойствах бинарных систем полимер — сорбат и др. [c.231]

Обычно скорость внутреннего массопереноса оценивают суммарно эффективным коэффициентом диффузии в порах либо эффективным коэффициентом диффузии в твердой фазе сорбента 0 на основе опытов с единичным зерном сорбента (для некоторых видов ионообменных смол опубликованы данные по 1251). [c.66]

Энергия активации реакции равна 22800 кал моль [64]. В случае катализа ионитом определяющей стадией реакции является химическое превращение. Механизм реакции в основном аналогичен механизму при катализе растворенным электролитом в гомогенной фазе. Скорость реакции пропорциональна количеству катализатора. Тормозить реакцию на ионообменной смоле могут процессы диффузии внутрь зерен смолы и адсорбции на ее поверхности. Эти процессы зависят от природы ионита и исходных веществ. Так, для гидролиза эфиров диффузионные процессы практически не влияют на скорость реакции, тогда как адсорбция молекул на ионите значительно снижает ее [65]. Процессы ионообменной адсорбции (в случае синтеза этриола — адсорбция муравьиной кислоты) не оказывают влияния на скорость реакции, так как протекают быстро и лимитируются диффузией ионов в поры ионита [66]. Отношение скоростей реакций при катализе растворенным электролитом и ионитом называют эффективностью ионита в данной реакции. При одинаковом количестве каталитически действующих ионов эффективность q определяется отношением констант скоростей [52, 65, 67] [c.88]

Обсудим также процесс, в случае которого взаимодействие оксида этилена и воды, приводящее к образованию этиленгликоля, протекает при контакте с ионообменной смолой. Каталитические кислотные центры находятся в шариках смолы, и, чтобы попасть на эти центры, реагент должен продиффундировать через поры в шарике смолы. Если шарик слишком велик или пористость чрезвычайно низка, то концентрация реагентов в центре шарика окажется много меньше их концентрации в окружающей среде, и часть кислоты будет использоваться со значительно меньшей эффективностью. Здесь также следует совместно, а не последовательно, рассматривать влияние диффузии и скорости реакции. Каждая скорость воздействует на другую. [c.335]

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]

Структура и набухаемость смолы тесно связаны. Хорошая набухаемость необходима для активного обмена, так как обмениваемый ион должен достигнуть ионообменной группы. При мало-разветвленной структуре смола в воде набухает слишком сильно, а при большом разветвлении недостаточно. Влажность различных набухших смол 40—90 %, а изменение объема 5—6 %. Существуют макропористые иониты, с размером пор 30—50 мкм, и микропористые, с размером пор 1—3 мкм, причем пористость смолы влияет на диффузию ионов внутри нее и эффективность ионного обмена. При большой пористости усиливается диффузия ионов и повышается эффективность обмена. Форму и размер зерен смолы принимают во внимание при выборе вида ионообменного фильтра. [c.126]

При обсуждении диффузии в ионитах прежде всего возникает вопрос, можно ли при количественных расчетах использовать квазигомогенную модель. Различные тормозяш,ие явления в такой модели могут быть учтены с помош ью эффективного коэффициента диффузии в ионите, который значительно меньше коэффициента диффузии в растворе. Такой простой подход, однако, не пригоден для среды, в которой имеются поры в виде тупиков и ловушек , так как такие поры способствуют нестационарной диффузии [36—38] (рис. 5.3). Экспериментальные результаты показывают, что квазигомогепная модель полностью соответствует обычным ионообменным смолам. Точные измерения скорости диффузии с радиоактивными индикаторами хорошо согласуются с теоретически рассчитанными величинами [15, 23—25, 39]. Коэффициенты диффузии следовых количеств противоионов приведены в табл. 5.1. [c.287]

Примером таких веществ являются ионообменные смолы. Колонки, заполненные сульфированным полистиролом, используются для гидролиза эфиров начиная с 1960 г. При этом ход реакции почти не зависит от скорости протекания реагирующей жидкости, но связан с размерами гранул смолы. Каталитический эффект определяется главным образдм скоростью диффузии внутрь гранул полимера, а не собственно полимерной природой. Для сравнения приведем отношение каталитической эффективности катионообменной смолы и низкомолекулярного катализатора (серной кислоты) для нескольких реакций. Эта величина составляет 0,5 для метилацетата, 0,3 для этилацетата и 0,05 для этил-н-капроата. Известно очень много данных о преимуществах (по сравнению с катализом низкомолекулярными агентами) катализа полимерными добавками в гетерогенных системах реакций этерификации, алкоголиза, конденсации ацеталей, инверсии сахаров и т. д. [c.90]

Скорость массопередачи определяется скоростью массопереноса к внешней поверхности частиц, характеризуемой внешним коэффициентом массоотдачи (Зу и скоростью массопереноса к внутренней поверхности сорбента при адсорбции или в обратном направлении — при десорбции. Скорость внутреннего массопереноса зависит от скоростей диффузии в порах сорбента, на его внутренней поверхности, в самой твердой фазе (для ионообменных смол), а иногда и от скорости химического взаимодействия с сорбентом. Количественно скорость внутреннего массопереноса оценивают либо коэффициентом диффузии в порах Оп, либо эффективным коэффициентом диффузии в твердой фазе Оу, когда сорбент рассматривают как квазитвердое вещество. Для упрощения расчетов скорость внутреннего массопереноса часто приближенно характеризуют коэффициентами массоотдачи в порах Рп или в твердом материале рт- Коэффициенты массоотдачи для массообменных процессов с пористой твердой фазой определяются следующи.ми уравнениями [8] [c.145]

Вообще говоря, можно предположить, что для достижения максимальной обменной емкости молекулярная сетка смолы должна содержать возможно большее число активных групп. Это предположение верно, однако следует иметь в виду, что степень набухания в воде зависит от концентрации активных групп в смоле и от числа поперечных связей между цепями. Все ионоактивные группы способствуют процессу растворения, тогда как поперечные связи препятствуют ему. Результатом этих двух противоположных тенденций является ограниченное набухание смолы в воде. Важной характеристикой обменной способности служит концентрация активных групп, рассчитанная на единицу объема набухшей смолы, так как во всех с.иучаях практического применения смола находится в набухшем состоянии. Определенная таким образом обменная способность достигает максимального значения при частом повторении поперечных связей и при высокой концентрации активных групп по длине цепи. Однако обычно приходится итти на некоторый компромисс. Дело в том, что прогрессивно идущее упрочнение структуры с целью увеличения обменной емкости одновременно замедляет скорость диффузии ионов внутрь смолы и таким образом скорость ионного обмена уменьшается по мере увеличения ионообменной емкости. В этом отношении максимальная эффективность будет зависеть от скорости, требуемой для данного процесса. Так, например, для деминерализации воды, содержащей 0,05 г/л карбоната кальция, можно удовлетвориться малой скоростью, тогда как для удаления 6% солей из сахарного раствора потребуется уже большая скорость. Таким образом, лможет возникнуть необходимость в неско.1ьких различных типах смол, например в смоле с малой скоростью обмена, но с большой емкостью, или, наоборот. [c.51]

Ионообменные методы выделения и очистки больших органических ионов (в частности, антибиотиков и других биологически активных веш еств) становятся все более универсальными и эффективными [ ]. Синтез новых типов ионитов, в том числе макропористых и макросетчатых, в значительной мере решает проблему доступности функциональных групп смол для крупных органических ионов, прзж этом повышается и скорость обмена [ ]. Однако для очень многих обменных систем сорбент—сорбат малая скорость установления равновесия, связанная с замедленной диффузией больших ионов в зерне ионита препятствует практическому использованию методов. С точки зрения кинетики процесса, очень важно сделать попытку ускорить процесс десорбции, так как эта стадия протекает часто с использованием растворов повышенной кислотности или щелочности, когда стабильность физиологически активных и вообще лабильных органических веществ снижается. [c.156]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология