Ионообменные смешанные слои

Применение ионообменных (фильтров со смешанным слоем (главным образом на байпасной очистке воды I контура ядерных энергетических установок) имеет следующие преимущества и недостатки. Преимущества уменьшение объема фильтров сорбция при рН 7 уменьшение расхода воды на промывку ионообменных смол после регенерации. Недостатки трудность регенерации смол более значительное радиационное повреждение анионитов, чем при раздельном ионном обмене, когда основное количество у-активных изотопов улавливается более радиационностойкими катионитами. [c.89]

Схема байпасной очистки воды I контура экспериментального энергетического ядерного реактора с помощью органических ионообменных смол приведена на рис. 58. В связи с тем, что большинство органических ионообменных смол неустойчиво при высоких температурах и давлениях, перед ионообменными фильтрами ставятся два теплообменника, в которых вода 1 контура охлаждается до 40—50° С, а затем с помощью редукционного клапана понижается давление. После очистки вода подогревается в регенерационном теплообменнике до температуры воды I контура, в случае необходимости дегазируется и насосом высокого давления возвращается в контур. Вместо ионообменных фильтров обычной конструкции могут быть установлены намывные фильтры с порошкообразными ионитами со смешанным слоем. [c.190]

Часто вода, получаемая при ионообменной очистке, имеет более высокое качество, чем это требуется по условиям производства, так что мелкие неполадки в работе ионообменной установки обнаруживаются значительно раньше, чем произойдет такое изменение качества воды, которое может сказаться на основных производственных процессах. Изменения качества воды, поступающей на очистку, и скорости потока, даже значительно превосходящие расчетные нормы, оказывают очень малое влияние или даже совсем не влияют на качество очищенной воды. Когда смешанный слой не может быть использован непосредственно для очистки сырой воды, его часто применяют для окончательной обработки. [c.136]

Кривые, представленные на рис. И-38 и П-39, позволяют сопоставить результаты, достижимые при использовании ионообменных установок трех основных типов двухслойных со слабоосновным анионитом, двухслойных с, сильноосновным анионитом и ионообменника со смешанным слоем. Как показано на рис. П-38 , двухслойный ионообменник со слабоосновным анионитом дает возможность получать воду с более низким [c.136]

В промышленной практике часто применяются и другие схемы ионообменной обработки воды. Иногда, например, последовательная обработка катионитом, слабоосновным анионитом, аэрация или механическое удаление газа и заключительная очистка в аппарате со смешанным слоем могут быть экономически более выгодны, чем обработка в одном смешанном слое. Выбор той или иной схемы определяется обычным сопоставлением капиталовложений и эксплуатационных расходов. Разработаны графики, облегчающие сопоставление эксплуатационных расходов, при разных схемах ионообменной обработки воды. [c.137]

Одновременно с подготовкой образцов проводят три холостых опыта на все реактивы через весь ход анализа. Дополнительная очистка реактивов осуществляется двукратной перегонкой в кварцевом приборе со скоростью 40 мл/час. Вода подвергается очистке на ионообменной колонке со смешанным слоем со скоростью 60 л/час. [c.168]

Чистоту всех применяемых реактивов предварительно проверяют, выпаривая определенный их объем с 50 мг угольного порошка, содержащего 5% 1п. Высушенный порошок подвергают спектральному анализу. Дополнительная очистка реактивов осушествляется двукратной перегонкой в кварцевом приборе со скоростью 40 мл час. Воду подвергают очистке на ионообменной колонке со смешанным слоем со скоростью 60 л час. [c.205]

Однако возможности хроматографического метода не являются безграничными. В жидкостной хроматографии пользуются различными приемами для выделения чистых компонентов или хотя бы отдельных групп веществ из сложной смеси. В зависимости от разнообразия задач и способов ведения процесса эти приемы связаны, например, с разделением смеси электролит — неэлектролит на ионообменных адсорбентах, с разделением на группы веществ, с применением растворителей и элюирующих растворов для элюирования распределительной и первичной ионообменной хроматограммы, с заменой одних катионов и анионов на другие, с процессами в смешанном слое, с разделением сильных и слабых электролитов, с применением осадителей в колонках (осадочная хроматография), с применением комплексообразующих веществ для элюирования или для маскировки мешающих ионов и т. д. Все эти приемы неизбежно приводят к тому, что для получения чистого компонента из сложной смеси, как правило, требуется осуществить несколько стадий процесса. [c.99]

Ионообменными свойствами обладают очень многие соединения самой различной природы. В данной главе описываются только иониты, искусственно получаемые из органических мономеров по реакциям полимеризации или поликонденсации. Такие высокомолекулярные вещества имеют лучшие характеристики процесса обмена ионов, высокую емкость и проявляют значительную устойчивость к действию различных сред и нагрузок. Поэтому для процессов, связанных с использованием ионитов в смешанном слое, получили широкое распространение именно полимеризационные и конденсационные иониты. [c.5]

Определенная специфика, существующая при работе со смешанным слоем, предъявляет к ионообменным материалам высокие требования. Успешное осуществление той или иной необходимой операции часто зависит от правильного выбора исследователем ионитов с хорошими физико-химическими и механическими показателями. Ниже кратко излагаются некоторые общие сведения об ионитах, знание которых необходимо для ориентировки при составлении смешанного слоя. [c.5]

Ионообменные смолы, используемые в смешанном слое, представляют собой зернистый материал с гранулами сферической или неправильной формы. Для получения зерен в виде маленьких шариков смесь мономеров, содержащую катализатор полимеризации, при сильном перемешивании вводят в водный раствор. Благодаря наличию стабилизатора эмульсии получают шарики желаемой величины. [c.7]

Все рассмотренные выше основные характеристики ионообменных процессов относятся к взаимодействиям, протекающим в водной среде. Практическое использование смеси катионитов и анионитов для очистки смешанных водно-органических растворов обусловливает необходимость выявления особенностей и установления некоторых зависимостей при обмене ионов в этих растворах. Однако ограниченность теоретического и экспериментального материала позволяет установить только качественную связь между некоторыми константами растворителя, кинетикой процесса и равновесным распределением ионов. Иониты в смешанном слое до сих [c.27]

Ионообменные смолы в смешанном слое применяют, как прН вило, для процессов тонкой очистки водных и водно-органических растворов. При этом достигается полное и эффективное удаление из растворов всех неорганических и органических ионов, которые первоначально присутствовали в жидкости. Однако необходимо учитывать, что нерастворимые в неагрессивных средах иониты в силу приведенных ниже причин могут выделять в раствор ничтожные количества органических молекул, являющихся продуктами распада полимера. Поэтому при выборе ионита большое внимание следует уделять его механическим и другим характеристикам. Иными словами, наряду с кинетическими и обменными свойствами высокомолекулярных соединений не менее важное значение имеют их прочность, устойчивость к воздействию рабочих сред и нагрузок. [c.29]

Целевое назначение конечного продукта, получаемого с применением смешанного слоя ионитов, определяет требования, предъявляемые к ионообменным материалам. Требования эти зависят как от природы очищаемого объекта — от взаимодействия набухших ионитов с растворами (в том числе содержащими осадки труднорастворимых веществ) до поглощения различных газов воздушно-сухими смолами, так и от желаемой степени очистки (например, от удаления или замены только нежелательных ионов до получения ультрачистой воды, свободной от каких-либо ионов и органических веществ). Отсюда вытекает прямая зависимость между требованиями к чистот,е целевого продукта и требованиями, предъявляемыми к индивидуальным ионитам, т. е. чем выше должна быть степень очистки, тем более качественные исходные иониты должны быть использованы. [c.37]

В общем случае под ионитами в смешанном слое понимают механическую смесь ионообменных смол, содержащих противоионы различной химической природы. Если противоионы (или полиионы матрицы) различаются по знаку заряда, смешанный слой будет представлять собой смесь катионита и анионита. Такой смешанный слой является самым характерным и наиболее часто употребляемым. При этом матрицы катионита и анионита могут быть как однотипны, т. е. изготовлены из одних и тех же исходных мономеров (смесь катионита КУ-2 и анионита АВ-17), так и различны (катионит КУ-2 и анионит ЭДЭ-ЮП). Для каждого отдельного случая типы ионогенных групп в катионите и анионите бывают самыми разнообразными, что связано с целями и назначением процесса. Обычно операции со смешанным слоем, состоящим из катионита и анионита, осуществляют с ионными формами ионитов, которые образуют между собой малодиссоциированное, легколетучее или труднорастворимое соединение. Лишь в очень редких случаях продукт взаимодействия противоионов катионита и анионита не обладает описанными выше свойствами. [c.42]

Описанные выше случаи взаимодействия между ионитами в смешанном слое и растворами электролитов основаны на сдвиге ионообменного равновесия, устанавливающегося на индивидуальных ионитах, за счет связывания продуктов реакции обмена в малодиссоциированное, труднорастворимое или разлагающееся с выделением газа вещество. Целевым назначением смеси ионообменных материалов в этих случаях была деионизация, т. е. удаление ионов из раствора. Деионизация водных и водно-органических жидкостей может проводиться в одних случаях с целью простого удаления ионных составляющих растворов, неблагоприятно влияющих на последующее применение исходных растворов, в других — как побочная стадия при растворении осадков и т. д. Однако практически важным представляется также случай (пока не исследованный в достаточной мере), когда смесь ионитов применяют для образования из противоионов таких соединений, которые непосредственно могут взаимодействовать с органическими или неорганическими компонентами раствора. В качестве примера такой смеси может служить смешанный слой, составленный из двух анионитов в бромид- и броматной форме. При взаимодействии ионитов с кислотным раствором органического соединения последнее может подвергаться мягкому бромированию за счет постепенного выделения брома по реакции [c.53]

Образование брома по реакции (11,32) будет соответственно благоприятствовать протеканию реакций (II, 30) и (II, 31). Взаимодействие брома с органическим веществом еще более способствует ионообменным стадиям процесса. Аналогично, для получения иода в растворе можно исходить, например, из смеси анионитов в 1-, I Оз-формах или 1-, СЮз-формах. Постепенное выделение хлора в раствор происходит при фильтровании кислого водноорганического раствора через смешанный слой анионитов в С1- и СЮз-формах и т. д. [c.58]

Особенности применения ионитов в смешанном слое, заключающиеся в образовании в растворе веществ с малыми константой диссоциации или величиной произведения растворимости, а также веществ с высоким давлением паров, приводят к резкому сдвигу равновесия реакций обмена ионов на отдельных ионитах. Поэтому появляются возможности для значительного расширения числа объектов, подвергаемых эффективной обработке ионитами в статических условиях. Статический вариант применения ионитов позволяет производить некоторые расчеты для ионообменных процессов, поскольку облегчаются условия достижения равновесия или положения, близкого к равновесному. [c.62]

Однократное использование механической смеси ионообменных материалов применяется лишь в редких случаях, в частности для точных аналитических работ по очистке неэлектролитов, когда дальнейшему исследованию подвергается только жидкая фракция. Для подобных работ, а также в некоторых других случаях, когда используемое количество смеси ионитов очень мало и, следовательно, разделение и регенерация ионитов не имеет смысла, отработанные иониты обычно выбрасывают. Однако даже в лабораторной практике часто возникает необходимость разделения ионитов, в частности, если нужно определить содержание сорбированных ионов или извлечь из одного ионита ценный компонент, не допуская его контакта с ионами другого ионита. Такая задача чаще всего появляется при работах, связанных с взаимодействием смеси ионитов и труднорастворимых веществ. При проведении абсолютного большинства процессов с применением смешанного слоя ионитов их регенерация для целей повторного использования бывает экономически целесообразна. [c.91]

Оригинальное применение (пока только в лабораторной стадии— из-за высокой стоимости ионитов) получил смешанный слой в качестве питательной среды выращивания растений. Катиониты и аниониты в этих условиях служат поставщиками минеральных веществ, необходимых для питания различных сельскохозяйственных культур [32д, 197—200]. Основными солевыми формами ионитов являются аммонийная, калийная, кальциевая и магниевая — для катионитов, азотнокислая и фосфорнокислая — для анионитов и др. Высокая обменная емкость ионитов, возможность количественно регулировать отдельные минеральные элементы питания и скорость поступления их в раствор, практически полное устранение потерь ионов позволяет сделать вывод о перспективности данного направления использования смеси ионообменных материалов. [c.191]

Метод определения емкости колонки селективного смешанного слоя ионообменных материалов [c.500]

Если смешанный слой ионообменной смолы достаточно велик для того, чтобы число пар реакторов можно было считать иракти-чески бесконечно большим, то можно получить отличную деминерализацию воды независимо от начального содержания солей. Исходя пз этого, был создан комбинированный реактор (рис. VIII-10), заполненный катионитом и анионитом. При работе реакторов этого типа возникают трудности, связанные с регенерацией ионообменной смолы. Один из методов восстановления смолы заключается в гидравлическом удалении более легкого анионита после его регенерации. Очиш,енные аниониты возвращаются в реактор и перемешиваются воздухом, после чего деминерализацию воды можно начинать вновь. [c.343]

Эффективный метод очистки воды I контура от тонких взвесей — фильтрация на фильтрах с намывным слоем. Обессоливание продувочной воды I контура можно производить на ионообменных фильтрах со смешанным слоем ионитов. В данном случае смесь катионитов и айионитов можно не регенерировать, потому что эти воды содержат очень малые количества растворенных солей. После того как ионообменные емкости смол будут исчерпаны, отработавшие смолы можно сбросить путем гидровыгрузки в хранилища или демонтировать и убрать фильтр вместе со смолой и заменить его новым. Так, например, за четыре года эксплуатации на станции Янки (США) накопилось лишь около 200 кг отработанных ионообменных смол [260]. По данным Белтера [34], на фильтрах со смешанным слоем получались коэффициенты очистки порядка 101 [c.190]

На итальянской атомной электростанции Латина [300] сооружена установка для переработки жидких отходов из бассейнов выдержки, обмывочных вод, сбросов спецпрачечной и санпропускников и пр. Различные группы вод перерабатываются на отдельных технологических нитках. Воды бассейнов выдержки твэлов (удельная активность 1-10 кюри/л) должны подвергаться выдержке, фильтрации и ионному обмену, сначала раздельному, а затем в смешанном слое. После контроля очншенные воды возвращаются на повторное использование в бассейны выдержки твэлов. Воды от других объектов также выдерживаются, из них осаждаются твердые частицы, затем они фильтруются и направляются в выпарные аппараты. Суммарный коэффициент очистки составляет 10" —10 . В начальный период эксплуатации установка управлялась вручную, но оборудование было скомпоновано таким образом, что в дальнейшем оказался возможным переход на дистанционное управление. Удаление отработанных активных ионообменных смол производится дистанционно. [c.258]

Киясу [48] работал со слоями, состоявшими из смеси ионообменной смолы дауэкс 1 или дауэкс 50 с силикагелем Г. Способность этого слоя прилипать ничтожна, поэтому водный растворитель подается с полоски бумаги шириной 2—3 см, укрепленной вдоль нижней кромки пластинки. Пригодность такого смешанного слоя для разделения производных нуклеиновых кислот еш е не изучена систематически. [c.447]

И загрузить обратно в колонну. Еще более интересная идея была выдвинута совсем недавно одним японским инженером, который предложил в процессе производства одного из компонентов смеси ионитов вводить в смолу около 15 вес.% парамагнитного вещества, например Рез04, После того как колонна отра ботала, нужно лишь высушить смесь ионитов и, разделив их в магнитном сепараторе, регенерировать порознь. Если такой метод осуществим, а утверждают, что он испытан на практике, это будет большим шагом вперед. Кроме того, недавно канадские исследователи сообщили, что с помощью лигнинсульфоновых кислот можно регенерировать катионит непосредственно в смешанном слое, не затрагивая анионит. Как правило, катионит отрабатывается раньше анионита, и тогда этот метод является полезным дополнением к технологии регенерации смешанных ионообменных фильтров. Во всяком случае, вряд ли можно рекомендовать использовать смешанные ионообменные фильтры для деионизации водопроводной воды, так как это было бы неэкономично. Было бы гораздо выгоднее собирать в запасную емкость дождевую воду, в которой Англия не испытывает недостатка, и сифонировать или перекачивать ее насосом в ионообменную колонну. Это позволило бы устранить основную массу примесей. Хорошо было бы также пропускать воду через ультрафильтр или аналогичное устройство для удаления грибковых спор, для которых смолы могут быть питательной средой. При соблюдении таких предосторожностей можно получить, не прибегая к перегонке, обширный источник очень дешевой, практически чистой воды, весьма подходящей для аналитических целей. Одна из таких ионообменных установок, как известно автору, дает воду с электропроводностью ОЩ см. Для лаборатории, нуждающейся в [c.61]

Рис. 3. Технологическая схема ионообменной установки производительностью 2 м /ч с ири-мененнем катионнтово-го фильтра, дегазатора и фильтра со смешанным слоем ионитов. К — катионитовый фнльтр, Д — дегазатор, БД — бак дегазатора, ФСД — фильтр со смешанным слоем ионитов, КБ и ЩБ — баки для приготовления растворов кислоты и щелочи, ДК и ДЩ — дозаторы кислоты и щелочи, БРС и БРЩ — баки для растворения соли и щелочи, Н — насос

Ионообменннки со смешанным слоем. . . . . 134 Автоматизация ионообменных установок. . . 135 Ионообменная обработка воды. . . . . . 135 Ионообменные процессы в химической технологии. ....... .........137 [c.112]

Прохождение через вторую катионито-анионитовую установку может обеспечить дальнейшее уменьшение содержания примесей в воде. Однако такое устройство может оказаться очень громоздким и дорогим, а поэтому в случаях, когда требуется сверхчистая вода с электрическим сопротивлением 10 ком-м и. выше, обычно используют деионизаторы со смешанным слоем. Если полистирольную катионообменную смолу с активной сульфогруппой тщательно смешать с анионообменной смолой типа четвертичного аммониевого основания, то вода, проходящая через слой такой смеси ионообменных смол, обрабатывается, как при прохождении нескольких катионито-анионитовых установок, и содержание ионов в ней снижается до минимума. Аппаратура, действующая по этому принципу, обычно употребляется при получении особо чистой воды в производстве электронного оборудования и чистых хи-микалиев, воды для питания котлов высокого давления, воды для ядерных реакторов ив ряде других случаев. [c.136]

Смешанные слои. При ионообменной обработке воды катионо- и анионообменные смолы можно комбинировать в пропорциях, близких к эквимолярньш. Полное извлечение растворенных в воде минеральных солей осуществляется в этом случае с несколько лучшим использованием смолы и с меньшими капитальными затратами на оборудование, чем в результате, применСни .. двух раздельных слоев. Когда достигается точка проскока, медленной промывкой (противоточной) отделяют более легкую катионообменную смолу от более плотной анионообменной, причем каждую очищают и регенерируют в отдельной части колонны. После этого при более энергичной противоточной промывке с воздушным перемешиванием вновь готовят однородную смесь для последующей стадии насыщения. [c.550]

Для более общих ионообменных реакций (таких, как умягчение воды) рабочие емкости обычно устанавливаются производителями смолы в зависимости от дозировки регенеранта, применяемой при точно определенных условиях его течения. Такие рабочие емкости могут использоваться непосредственно для эмпирических расчетов промышленных установок. Кунин опубликовал графики, на которых представлены подобные данные для различных процессов с простым и смешанным слоем ионита. -....... [c.572]

Чистоту всех применяемых реактивов предварительно проверяют, выпаривая определенный их объем с 50 мг угольного порошка, содержащего 5% 1п. Высушенный угольный порошок подвергают спектральному анализу. Дополнительпую очистку реактивов осуществляют двукратной перегонкой в кварцевом приборе со скоростью 40 мл1час. Воду подвергают очистке иа ионообменной колонке со смешанным слоем со скоростью 60 л1час. Перед проведением анализа всю необходимую посуду, вымытую обычным способом, помещают на 15—20 мин. в горячий 0,5%-ный раствор комплексона III, после чего тщательно споласкивают вначале дистиллированной, а затем деионизованной водой. [c.194]

Несмотря на то что ионообменные смолы щироко применяются для очистки воды, их использование для очистки апротонных органических растворителей ограничено. Тем не менее этот метод, очевидно, перспективен. Формамид очищался осушкой молекулярными ситами и деионизацией смешанным слоем ионообменной смолы Amberlite , переведенной соответственно в Н+- и НСОНН -формы. Очищенный растворитель, содержащий 1,6-10 2% воды и имеющий удельную электропроводность 2-10" (самое низкое значение, найденное в литературе), может быть распределен в литровых количествах [322, 323]. [c.291]

В реакторную воду иногда добавляются ингибиторы коррозии, например хромат. Однако в реакторах с мощным нейтронным потоком испо.льзовать хромат нецелесообразно, так как он разрушается под действием излучения (см. раздел 14.1). Создание систем очистки, которые позволили бы исключить применение ингибиторов, часто оказывается более выгодным, чем исполь-зование самих ингибиторов. Во многих случаях в результате ионообменной обработки или в процессе работы реактора значение pH воды становится отличным от оптимального. На практике для поддержания оптимального значения pH в реакторную воду периодически добавляют кислоту или основание. Вода, применяемая в качестве теплоносителя и замедлителя в реакторе PWR (реактор, охлаждаемый водой под давлением) в Шиппингпорте (штат Пенсильвания) [2], содержит гидроокись лития в количестве, достаточном для создания pH 10. Чистота воды поддерживается пропусканием ее через смешанный слой, состоящий из катионооб.мениой смолы в литиевой форме и анионообменной смолы ь гидроксильной форме [3], [c.398]

Удаление радиоактивных сбросных растворов представляет собой пример, когда процесс электродиализа применяется для получения растворов с очень низкой концентрацией солей, так как использование больших объемов регенератов, требующихся при ионном обмене, в этом случае нежелательно. Проблема высокого сопротивления электролита при низкой его концентрации разрешается наполнением камер обессоливания диализатора смешанным слоем сильно диссоциированных ионообменных смол. Этим путем область концентрации, в которой электродиализ применим, может быть расширена [W4], так как электрическая проводимссть разбавленного раствора электролита в присутствии смешанного слоя ионообменных смол больше проводимости самих смол. [c.33]

Подробно кинетика ионообменных процессов и экспериментальные методы определения скорости обмена изложены в книге Гель-фериха [4]. Ниже указаны только некоторые общие кинетические факторы, которые следует учитывать при применении ионитов в смешанном слое. [c.26]

Определенный химический процесс можно в принципе осуществить, применяя сочетания различных ионных форм смеси ионообменных сорбентов. Например, очистка водных растворов от некоторых примесей ионов (03 +, Mg2+, АР+, 50 ) достигается с помощью любой из следующих смесей ионных форм ионитов Н+ и ОН-, Н+ и СН3СОО-, Н+ и С02-, Ag+ и С1-, Ыа+ и С1-. Однако степень очистки (обессоливания) во всех случаях будет различна. Она в первую очередь зависит от физико-химических свойств образующихся соединений, таких как степень диссоциации, летучесть (давление пара), произведение растворимости и др. Лучшая очистка водных растворов осуществляется с помощью катионита в Н-, а анионита — в ОН-форме. Практически после такой операции в воде не будут содержаться какие-либо ионы (не учитывая, конечно, ничтожного количества ионов Н+ и ОН-, обусловленного диссоциацией самой воды). Применение Н- и СНзСОО-форм ионитов влечет за собой образование в растворе уксусной кислоты, а смеси из Н- и СОз-форм — некоторого количества СО2. При очистке путем образования труднорастворимого вещества, например Ag l, в растворе будут находиться также ионы А + и С1-, количество которых определяется произведением растворимости осадка. Фильтрование же исходного раствора через смешанный слой, составленный из Ка- и С1-форм ионитов, приводит к появлению в фильтрате ЫаС1 в количестве, эквивалентном содержанию ионов в исходном растворе. [c.54]

Снижения стоимости ионообменных процессов с участием смешанного слоя можно добиваться либо варьированием природы компонентов смеси (чтобы по возможности сократить расходы на регенерацию с помощью применения небольших количеств дешевых соединений), либо повторным использованием отработанных регенерирующих растворов [16, 44, 45]. С другой стороны, можно исключить длительную и трудоемкую (и часто малоэффективную) стадию разделения ионитов и регенерировать катионит и анионит непосредственно в их смеси. Первый случай не выходит за рамки процесса регенерации индивидуальных ионитов, получающихся после разделения смеси, поэтому здесь не рассматрийается, тоРДа как второй представляет особый интерес по отношению к смешанному слою и различные варианты его осуществления приведены ниже. [c.123]