Кинетика ионного обмена лимитирующие стадии

Сорбция и ионный обмен являются типичными гетерогенными процессами. Общий перенос вещества между зерном сорбента и раствором можно разделить на следующие. стадии 1) диффузия сорбируемого вещества из объема к зерну сорбента, 2) диффузия в зерно, 3) процесс сорбции или обмена ионов, 4) диффузия образовавшегося в результате обмена вещества к поверхности зерна, 5) диффузия вещества в объем раствора. Многочисленные экспериментальные исследования сорбции (ионного обмена) показали, что скорости этих процессов обычно определяются диффузией. Поэтому сорбция (ионный обмен) может протекать в областях 1) внешнедиффузионной кинетики, когда скорость сорбции лимитируется диффузией вещества к поверхности сорбента, [c.12]

Механизм ионного обмена при очистке газов изучен недостаточно полно. Предполагается, что он включает следующие основные стадии 1) диффузия вытесняющих ионов из ядра газовой фазы к поверхности ионита 2) диффузия вытесняющих ионов с поверхности ионита внутрь его зерна к точкам обмена 3) обмен ионов на активных центрах 4) диффузия вытесненных ионов из зерна ионита к его поверхности 5) диффузия вытесненных ионов с поверхности ионита в ядро газовой фазы. Таким образом, скорость ионообменного процесса лимитируется скоростью наиболее медленной стадии. Скорость реакции этой стадии можно определить из уравнений кинетики физической адсорбции или хемосорбции, приведенных ранее. Например, скорость протекания третьей стадии характеризуется уравнением кинетики химической реакции, а скорость диффузии — уравнениями массообмена. Подробно закономерности кинетики [c.84]

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]

Для получения сведений о лимитирующей стадии процесса сорбции использовали так называемый метод прерывания зерна ионита в определенный момент времени удаляли нз раствора, а затем снова помещали в тот же самый раствор (рис. 1). В случае гелевой кинетики (скорость ионного обмена определяется взаимодиффузией обменивающихся нонов внутри зерна ионита) градиент концентрации внутри зерна выравнивался за то время, в течение которого ие происходил обмен с раствором. Вследствие этого скорость обмена сразу после возобновления контакта с раствором оказывалась большей, чем перед прерыванием процесса. В случае пленочной кинетики (скорость ионного обмена определяли взаимодиффузией в так называемой пленке ) градиент концентрации внутри зерна практически отсутствовал с самого начала, поэтому прерывание процесса сорбции ие влияло иа скорость обмена. [c.69]

Таким образом, для анализа кинетики столь сложного многоступенчатого процесса, каким является ионный обмен, недостаточен один из способов кинетического исследования, а необходимы различные независимые методы. Полученные при этом результаты позволяют достаточно надежно определять лимитирующую стадию процесса и границы его перехода из одной кинетической области в другую в зависимости от гидродинамических, концентрационных, геометрических факторов, природы обменивающихся ионов и ионита. [c.56]

Кинетика катализируемой кислотами реакции присоединения воды к олефинам также связана с равновесием олефин—карбониевый ион, как и обмен водорода в ароматических соединениях с равновесием между ароматическими углеводородами и карбоний-ионами, являющимися соответствующими сопряженными кислотами. Механизм реакции в водном растворе включает перенос протона от кислоты-катализатора к олефину в лимитирующей стадии это означает, что в переходном состоянии протон находится на полпути от кислоты-катализатора к тому положению, которое он занимает в образующемся спирте. Детальными кинетическими исследованиями недостаточно систематически охвачена область широких структурных изменений [c.130]

Работами, проведенными за последнее время в МГУ, показано, что возрастание устойчивости комплексных соединений РЗЭ в ряду от Ьа и Ьи (в результате уменьшения радиуса ионов РЗЭ в этом ряду) приводит к изменению типа кинетики ионного обмена при переходе от цериевых к иттрие-вым РЗЭ при прочих равных условиях. Так, оказалось, что растворенные этилендиаминтетраацетаты (ЭДТА-ты) легких РЗЭ (цериевая подгруппа) обмениваются с ионами РЗЭ в фазе ионита по законам пленочной кинетики, тогда как в случае тяжелых РЗЭ (иттриевая подгруппа) лимитирующей стадией является обмен в растворе (химическая кинетика). Именно различные кинетические факторы служат причиной того, что при прочих равных условиях цериевые РЗЭ разделяются лучше, чем иттриевые РЗЭ, хотя равновесные. факторы соседних РЗЭ в. случае ЭДТА-та одинаковы. В частности, соотношения величин констант устойчивости ЭДТА-тов соседних РЗЭ в случае цериевых и иттриевых РЗЭ имеют близкую величину. Поэтому и равновесные значения коэффициентов разделения одинаковы [c.162]

Скорость переноса массы в растворе к поверхности зерен ионпта (первая стадия) зависит от температуры, состава раствора и размеров зерен. Температура и размер зерна влияют на скорость пленочной диффузии в том же направлении, что и на скорость диффузии в зерне. Однако энергия активации для диффузии в зерне, как правило, выше, чем для пленочной диффузии. Поэтому повышение температуры способствует созданию условий, при которых скорость обмена лимитируется пленочной диффузией. В условиях пленочной диффузии время, необходимое для достижения определенной степени приближения к равновесию, линейно растет с увеличением диаметра зерна. Поскольку на скорость диффузии в зерне размер зерна влияет сильнее, измельчение ионита приводит к увеличению относительной роли пленочной диффузии в кинетике обмена. При низких концентрациях раствора скорость пленочной диффузии уменьшается. Исследуя обмен ионов щелочных металлов, Бойд с сотрудниками [2] установили, что при низких концентрациях раствора (< 0,003 М) экспериментальные результаты хорошо согласуются с предположением о замедленности стадии пленочной диффузии, тогда как при высоких концентрациях электролита [c.92]

Ускорение подвижности ионов в фазе ионита и реакций ионного обмена с ростом температуры легло в основу разработанного Полянским экспрессного метода определения обменной емкости карбоксильных катионитов [1, 353]. Было установлено, что повышение температуры контактирующего 0,5 н. раствора КОН с комнатной температуры до 373 К сокращает продолжительность полной нейтрализации карбоксильных групп в катионитах с 4 до 1 ч. Несомненно, аналогичный эффект будет наблюдаться для любых слабоднссоциирующих кислотных и основных групп ионитов. Однако прн этом нужно иметь в виду, что солевые ионные формы слабоднссоциирующих кислот и оснований могут подвергаться гидролизу, который будет интенсифицироваться с ростом температуры. Влияние температуры на кинетику гидролиза солевых ионных форм ионитов достаточно подробно изучено и отражено в работах [338, 339]. По данным этих работ, гидролиз может лимитироваться как диффузионными явлениями с энергией активации около 33 кДж/моль (аммонийная форма фосфоновых групп катионита КФ-1), так и стадией химической реакции с энергией активации около 100 кДж/моль (фосфатная форма анионпта AB-i7). [c.205]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология