Динамический ионообменный процесс

В таких условиях задача оптимизации динамического ионообменного процесса заключается в выборе максимального объема газа, очищаемого до заданного остаточного содержания примесей ионитом с высотой слоя Н, сечением 5, обменной емкостью Ео (определяют по изотерме сорбции), и гранулометрического состава при заданной скорости движения очищаемого газа. [c.85]

Достаточно из опытов на лабораторных колонках — опытах по динамической емкости колонок сорбента с различной длиной слоя — найти величины X и к (последнюю нетрудно и рассчитать), чтобы получить все необходимые исходные данные для определения времени защитного действия любых слоев сорбента. Общим критерием применимости уравнения Н. А. Шилова, физически интерпретируемым как факт установления режима параллельного переноса сорбционного фронта, является выпуклость изо-термы. Это н е условие определяет и возможность применения уравнения Н. А. Шилова к динамическим ионообменным процессам. Как показали [c.106]

Н. А. Шилова к динамическим ионообменным процессам при выпуклых и вогнутых изотермах сорбции с учетом внешней диффузии. В опытах по определению дина- [c.91]

Если вести процесс так, чтобы скорость обмена была достаточно высокой, т. е. переходная зона находилась бы как можно ближе к равновесному состоянию, то работа ионообменной колонки однозначно может определяться ионообменным равновесием. Достижению последнего способствуют малые размеры зерен ионита, низкая скорость протекания раствора, повышенная температура. В общем случае при полном описании работы ионообменной колонки нужно учитывать кинетику ионообменного процесса и продольную диффузию (диффузия в направлении оси колонки). Разработка теории процессов в проточных колонках— достаточно сложная задача, и в настоящее время имеются только приближенные методы расчета работы ионита в динамических условиях. [c.685]

Исследования, проведенные в динамических условиях, характеризуют свойства смол в колонках и наиболее полно отражают картину ионообменного процесса на практике. [c.161]

В динамическом варианте процесс проводят в ионообменных колонках, которые заполняют ионитом. Важно, чтобы в слой смолы не попал воздух. Перед работой ионит помещают в воду для набухания, затем переводят в ту или иную форму, пропуская через него кислоту (Н+-ионы) или щелочь (ОН--ионы). Ионит в колонке отмывают водой и от избытка кислоты (щелочи). Анализируемый раствор пропускают с постоянной скоростью через смолу, которую промывают водой или другим элюентом. Собирают элюат целиком или по фракциям. Во время работы необходимо следить, чтобы ионит был покрыт слоем жидкости. [c.252]

В производстве лекарственных веществ из растительного сырья чаще всего используются ионообменные процессы в динамических условиях, осуществляемых в аппаратах колоночного типа с соблюдением принципа противотока. Эти процессы реализуются в виде полунепрерывных или непрерывных. При малых масштабах производства используются периодические процессы. [c.214]

Для того чтобы начался ионообменный процесс, необходимо ионообменную смолу привести в контакт с раствором, содержащим способные к обмену ионы. Существуют два метода осушествления контакта ионообменника с ионами в растворе статический (встряхивание) и динамический (колоночный). [c.39]

Можно показать, что объем десорбирующего раствора в динамическом опыте определяется количеством сорбента и не зависит от степени его отработки. Естественно поэтому, что окончательная степень концентрирования, определяемая концентрацией компонента в десорбционном растворе, обусловлена степенью отработки слоя в динамическом опыте. В этом отношении особенно очевидны преимущества динамического опыта перед статическим при ионообменных процессах, поскольку в динамике степень использования обменной емкости ионита не зависит от концентрации вещества в исходном растворе. Вследствие того, что в динамических условиях продукты ионообменной реакции током раствора выносятся из сферы реакции, равновесие [c.315]

Открытая в 1903 г. русским ученым М. С. Цветом [1] хроматография является разновидностью динамического сорбционного процесса в двухфазной системе, где смесь веществ, движущаяся вместе с Потоком растворителя через пористую среду, разделяется на отдельные компоненты в соответствии с их сорбционной активностью. По типу подвижной фазы хроматография делится на газовую и жидкостную, а по разнообразию сорбентов, используемых в качестве неподвижной фазы, — на распределительную (жидкость наносится на инертный твердый носитель), адсорбционную (используется сорбент с развитой внутренней поверхностью), ионообменную (на ионитах) и гель-проникающую (на макропористых инертных сорбентах). Газовая хроматография (газо-адсорбционная, газо-жидкостная) применяется для разделения летучих веществ, жидкостная хроматография — для анализа и фракционирования термолабильных и нелетучих веществ. [c.10]

Максимальная эффективность использования обменной емкости достигается только при проведении ионообменного процесса в динамических условиях, на колонках. В статических условиях емкость обмена смолы реализуется всегда-лишь частично вследствие установления ионообменного равновесия. В промышленности используют ионообменные системы с движущимся слоем смолы и системы с кипящим слоем (т. е. в противотоке), которые обеспечивают непрерывность процесса. [c.83]

Основные успехи разделения биополимеров в гетерогенных системах достигнуты при использовании равновесия между раствором и твердой фазой. Одними из наиболее ранних приемов, сохранивших свое значение и до настоящего времени, являются методы осаждения и кристаллизации. Еще большее значение в настоящее время играют процессы сорбции и их динамическая модификация — процессы хроматографии. Одноактная сорбция белков на окислах металлов и других минеральных сорбентах служит для очистки белков и ферментов уже несколько десятилетий. К этим процессам присоединилась избирательная сорбция белков ионообменными смолами. Одним из наиболее значительных достижений современной физической химии в области фракционирования сложных смесей веществ, в частности белков, нуклеиновых кислот, полипептидов, аминокислот и нуклеотидов, явилась хроматография, особенно в виде ее ионообменной модификации и гельфильтрации на сефадексах. [c.7]

Непосредственное использование селективных сорбентов в виде дисперсной взвеси, отделяемой затем от раствора, неудобно в операционном, технологическом отношении. Не только технически и технологически более целесообразным, но также и более эффективным является избирательный процесс сорбции при прохождении раствора через колонку. Полное насыщение колонки в таком процессе является обычно одноактным процессом, в котором сорбированное вещество находится в равновесном с исходным раствором состоянии. Однако поглотительная способность сорбента в динамическом процессе значительно превышает статическую сорбционную емкость благодаря возможности образования резкой границы сорбируемых веществ в колонке, что приводит к установлению равновесия именно с исходным раствором. На рис. 1.2 показаны сорбционная емкость и равновесная концентрация для статического и динамического сорбционных процессов в условиях образования резкого фронта. Данная на рис. 1.2 картина относится не только к молекулярной, но и ионообменной сорбции. [c.13]

В основе препаративного сорбционного ионообменного выделения органических физиологически активных веществ лежит избирательное взаимодействие их с ионитами. Это относится не только к статической избирательной сорбции, но и к динамическим фронтальным процессам. При ностроении теории равновесной динамики ионообменной сорбции константы избирательности и сорбционные предельные емкости являются основными факторами, входящими в критерии, определяющие эффективность процесса. Наконец, и в неравновесной динамике сорбции фактор избирательности, наряду с кинетическими параметрами и гидродинамическими характеристиками, а также размерами колонок, является важнейшим показателем, влияющим на возможность выделения веществ, их выхода при десорбции и концентрации в элюате. При рассмотрении закономерностей ионообменной сорбции ионов органических, особенно сложных ионов физиологически активных веществ необходимо учитывать размеры ионов, сложное поли-функциональное взаимодействие с ионитами, морфологические, электрохимические свойства ионитов, а также другие особенности ионитов, противоионов и жидкой среды, в которой осуществляется процесс гетерогенного ионного обмена. [c.63]

Разработаны оптимальные условия и принципиальные технологические схемы сорбции амилазы из культуральной жидкости силикагелем в динамических и статических условиях. Приведен механизм сорбции ферментов ионитами. Показано, что сорбция может протекать за счет поверхностно-молекулярного взаимодействия без ионного обмена, а также за счет сил Ван-дер-Ваальса в сочетании с ионообменным процессом и путем так называемой сорбции высаливанием (силикагель, крахмал). Возможна также сорбция ферментов способом гель-фильтрации с одновременным взаимодействием с матрицей молекулярного сита (сефадекс А-50). [c.116]

Метод лучей представляет особый интерес при обсуждении полученных результатов применительно к ионному обмену в динамических условиях. Он отображает динамику ионообменного процесса, показывая реальное изменение концентрации раствора в начале переходной зоны (в которой происходит ионный обмен) [c.19]

Если по окончании ионообменного процесса остается (или образуется) осадок, то он может быть отделен потоком воды в дополнительный, третий сосуд. Наличие конуса у сосудов I п II понижает расход реагентов при динамической регенерации отдельных ионитов. После регенерации и промывки ионит из сосуда II возвращают потоком воды через кран 5 в сосуд I. Естественно, что данный прибор может применяться и для процессов с одним ионитом в статических условиях. [c.77]

Рис. 11. Схема установки для ионообменных процессов со смесью ионитов в динамических условиях.

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]

Известны два способа (с различными вариантами) осуществления ионообменных процессов статический и динамический. [c.136]

Основным преимуществом использования ионообменных процессов для очистки сточных вод от солей цветных и тяжелых металлов (цинка, меди, хрома, никеля, свинца, ртути и др.) является возможность отказа от строительства накопителей отходов и возврат выделенных металлов в виде концентрированных растворов солей в производство. Для очистки, например, сточных вод производства вискозных волокон от ионов цинка применяют натрий или водород — катионирование. Эти стоки загрязнены серной кислотой и минеральными солями, они содержат более 100 мг/л ионов цинка. Динамическая обменная емкость сульфокатионита КУ-2 в водород-форме по цинку до проскока составляет 2—3 мг-экв/л, причем соотношение концентраций цинка и водорода или щелочных металлов мало влияет на обменную емкость ионита. С увеличением общей минерализации до 3—4 г/л полезная емкость катионита по цветным металлам снижается до 0,1—0,2 мг-экв/г. Обменная емкость слабокислых катионитов (КБ-4) по цинку составляет 5 мг-экв/г даже при высокой минерализации воды [27, 291. [c.21]

Кривая ж, 3, и, к, л отображает процесс элюирования Na -иона из смолы при пропускании через колонку 0,5 N раствора НС1. Здесь точка з соответствует моменту проскока Н -иона, после чего электропроводность быстро возрастает до точки, отвечающей 0,5 N раствору НС1, который протекает через колонку после завершения обмена. Пользуясь подобного рода кривыми, можно оценивать обменную динамическую емкость различных смол в различных ионообменных процессах, используемых в нау Шо-исследовательской и технологической практике 1161]. [c.186]

Ионный обмен в динамических условиях или в колонне. Большая часть ионообменных процессов представляет собой равно- [c.71]

Оборудование для проведения ионообменных процессов в динамических условиях может быть разде,лено на два основных типа напорные фильтры и самотечные или открытые фильтры. Самотечные фильтры характеризуются наличием гидростатического напора, при котором вода фильтруется через ионит лишь под дей- [c.171]

Поскольку основные свойства ионообменных процессов были широко изучены в статических изолированных системах, то естественно, что эти сведения могут привести к определению динамических характеристик ионообменных аппаратов в производственных условиях. Известны многочисленные попытки рассчитать процесс динамики сорбции из раствора неподвижным слоем ионита. [c.218]

Кинетика ионообменных процессов. Процесс установления ионообменного равновесия протекает во времени. Поэтому, как правило, разделение смесей осуществляется в неравновесном режиме. Особенно это характерно для динамических методов использования ионного обмена. Но и в статических условиях, несмотря на однократность контакта ионита, и раствора в этом режиме, равновесие успевает установиться далеко не всегда. Продолжительность установления равновесия зависит от ряда факторов. Основными из них являются скорость диффузии ионов в зерне ионита и в пленке раствора, окружающей зерно скорость обновления раствора, контактирующего с ионитом (зависит от скорости перемешивания фаз при статическом методе и от скорости пропускания раствора через слой ионита при динамическом режиме), и, наконец, скорость обмена ионами (в растворе или ионите). Последняя зависит от строения, устойчивости и типа химической связи обменивающихся ионов с фиксированными ионами в ионите и ионами противоположного заряда в растворе. [c.159]

Эффективность динамических ионообменных процессов выделения и очистки веществ зависит от наличия в ионообменной колонке достаточно резких границ между зонами сорбируемого и десорбируемого ионов. Условия образования таких границ определяются следующими равновесными факторами типом и формой изотерм обмена, величиной коэффициентов избирательности и их зависимостью от состава системы [322—325]. Однако, будучи необходимыми, равновесные условия образования резких границ зон ионов не являются достаточными для реализации таких границ на практике, поскольку неравновесные факторы — конечная скорость межфазного массообмена, продольное перемешивание, пристеночные эффекты и эффекты неравномерности упаковки зерен ионита в колонне — действуют на границы зон размывающим образом. В связи с этим особое значение приобретает анализ закономерностей неравновесной динамики ионного обмена. [c.192]

Многочисленные примеры применения динамических ионообменных процессов для концентрирования и для разделения простейших смесей приведены в книге Самуэльсоиа [3]. Поэтому целесообразно ограничиться лишь небольшими дополнениями, касающимися преимущественно наименее полно освещенных у Самуэльсома работ советских исследователей. [c.129]

Во многих работах ионообменные процессы были предложены в качестве способа решения химико-аналнтических задач. В самом общем виде в ге-терофаэной системе ионообменный сорбент — раствор можно осуществить абсолютное и относительное концентрирование определяемого компонента. Конечно, эти процессы в ходе аналитического определения являются вспомогательными, но во многих случаях они необходимы, иначе их применение было бы неоправданным иа фоне интенсивно развиваемых разнообразных прямых химических, физико-химических и физических методов современной аналитической химии. При недостаточном пределе обнаружения существующих или доступных в конкретной ситуации методов анализа прибегают к абсолютному концентрированию, например, путем упаривания, экстракции, осаждения. В ионообменном методе абсолютное концентрирование проводят поглошением определяемого элемента ионообменным сорбентом и регенерацией последнего малым объемом специально подобранного реагента (элюента). При недостаточной селективности существующих или доступных методов анализа прибегают к относительному концентрированию — отделению определяемого элемента от мешающих примесей. При ионообменном отделении мешающих элементов, далеких по ионообменным свойствам от определяемого компонента, относительное концентрирование выполняют простым пропусканием анализируемого раствора через слой (колонку) ионита в так называемых динамических проточных условиях (напрнмер, поглощение щелочноземельных металлов катионитом при титриметрическом определении сульфатов). Наконец, при отделении мешающих элементов, близких по свойствам к определяемому элементу (например, смесн щелочных, щелочноземельных, редкоземельных элементов, галогенов и пр.), относительное концентрирование осуществляют методом ионообменной хроматографии, т. е. методом разделения сме- [c.5]

Для создания оптимальных условий ионообмена необходимо своевременно удалять продукты ионообменной реакции иа реакционной зоны. В связи с этим больщинство ионообменных процессов рекомендуется проводить при направленном взаимном перемещении газа и ионита, чтобы массообмен соответствовал модели реактора идеального вытеснения. Подобное динамическое взаимодействие на практике достигается за счег фильтрования газа через аэродинамически зажатый слой зернистого ионита, ионитового порошка или волокнистого материала через взвешенный слой зернистого ионита через про-тивоточно перемещающийся слой ионита. [c.85]

Исключительно большое значение имеет кинетика ионного обмена и молекулярной адсорбции на сферических зернах сорбентов в высокоэффективной жидкостной хроматографии, создание и использование которой позволило аналитическую жидкостную хроматографию приблизить по эффективности к газожидкостной хроматографии, т. е. осуществить динамический, хроматографический процесс в гетерогенных системах, когда жидкостная диффузия не вносит дополнительного размывания границ по сравнению с газовой диффузией, а скорость установления равновесия сравнима. Более того, продольное перемешивание при газожидкостной хроматографии может привести к тому, что высокоэффективная жидкостная хроматография (высокого давления) в отдельных случаях окажется более эффективной, чем газожидкостная. Несмотря на ранее проведенное рассмотрение проблемы, здесь уместно еще раз подчеркнуть, что современная высокомасштабная препаративная жидкостная и прежде всего ионообменная хроматография разви- [c.117]

При реакциях ионного обмена, протекающих за счет разности химических потенциалов в фазе ионита и в растворе электролита, по достижении в системе минимума свободной энергии устанавливается равновесное состояние. В соответствии с теорией мембранного равновесия Доннана [38], противоионы ионита стремятся диффундировать в раствор, что нарушает электронейтральность цони-та и ведет к поглощению эквивалентного количества ионов того же знака заряда из раствора. Процесс перераспределения ионов протекает до установления динамического равновесия [39]. На равновесное распределение ионов между раствором и ионитом значительное влияние оказывают природа последнего, величина сшивки (степень набухаемости), концентрация раствора, природа растворителя, pH среды, свойства обменивающихся ионов и другие факторы. Поэтому при теоретических и экспериментальных исследованиях ионообменных процессов значительные затруднения вызывает учет совокупности всех параметров, влияющих на ионный обмен. [c.16]

При большой исходной концентрации удаляемых ионов поэтому часто бывает выгодно проводить очистку по комбинированному статическо-динамическому методу, позволяющему наиболее эффективно сочетать технические возможности обоих обычных методов осуществления ионообменных процессов [25, 26]. [c.84]

Несмотря на многочисленные попытки количественного описания кривой неполноты обмена н установления завлснмостп ее от многочисленных влияющих факторов, до сего времени не выведено уравнения, удовлетворительно объясняющего все наблюдаемые явления. Это, в частности, относится к работе ионитов в динамических условиях, при которой должны учитываться некоторые экономические факторы. Для того чтобы глубже понять механизм ионного обмена в динамических условиях, рассмотрим некоторый ионообменный процесс и проследим влияние отдельных факторов на работу рюнита. Нри этом в качестве исследуемого равновесия примем катионный обмен но схеме [c.73]

Установки для ионного обмена в динад1ических условиях. Преимущества проведения ионообменных процессов в динамических условиях были подробно рассмотрены в гл. VI. Эффективная работа ноннтного слоя возможна, если установка 1) оборудована надлежащей опорой для ионита 2) оборудована устройством для взрыхления ионита 3) оборудована всеми необходимыми отводящими и подводящими патрубками 4) имеет резерв высоты, обеспечивающий возможность взрыхления ионита 5) снабжена баком для регенерирующего раствора и приспособлением для подведения этого раствора 6) оборудована устройством для подачи промывной воды после регенерации. [c.168]

Е. С. Перемыслова и Р. П. Сташко изучали влияние температуры на процесс ионного обмена на синтетических катионитах в динамических и статических условиях. Величина рабочей обменной способности ионитов в динамических условиях возрастает пропорционально температуре. Температура оказывает влияние также на кинетику ионообменных процессов, при ее повышении равновесие достигается быстрее, что связано с увеличением скорости диффузии ионов из раствора в катионит. [c.58]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология