Ионный обмен

| Категория реферата: Рефераты по науке и технике
| Теги реферата: спортивные рефераты, деятельность доклад
| Добавил(а) на сайт: Мокий.

Важнейшим свойством ионитов следует считать их способность к регенерации, т.е. к превращению в исходную форму тех же зерен загрузка фильтра после поглощения ими солей из очищаемой воды в результате промывки отработавших ионитов примерно 5 – 6% - ми растворами кислот (для катионитов) или щелочей (для анионитов). Именно это свойство позволяет многократно, даже в течение нескольких лет, использовать загрузку ионитов. Количество естественных потерь при перегрузках и взрыхлениях ионитов составляет от 3 до 10% годовых.

Основной причиной процесса обмена противоионами между ионитом и раствором является разность концентраций противоионов. Противоионы ионита стремятся в раствор, так как в начале контакта этих ионов в растворе нет. Однако переходу в раствор ионов ионита противодействует необходимость сохранения электронейтральности. Другие ионы того же знака из раствора стремятся проникнуть в фазу ионита, так как первоначально концентрация этих ионов в фазе ионита была равна нулю. Это состояние приводит к выравниванию концентраций, т.е. к обмену ионов при нерушимости принципа электронейтральности.

 Кинетика ионного обмена

Процессы ионного обмена протекают во времени, т.е. обладают различной скоростью при различных условиях. На скорость ионного обмена могут влиять: степень “сшитости” (проницаемости) матрицы зерна ионита, размер зерен ионита, температура и концентрация раствора, с которыми контактирует ионит, и другие факторы. Следует заметить, что внешнее давление практически не влияет величину и скорость ионного обмена из растворов. Затрата времени необходима для прохождения рядя элементарных процессов:

диффузии противоионов раствора к зерну ионита;

диффузии противоионов в фазе ионита по направлению от периферии к центру;

обмена противоионов ионита на противоионы из раствора;

диффузии вытесненных противоионов по зерну ионита к его поверхности;

диффузии вытесненных противоионов в объеме раствора.

Обмен ионов в фазе ионита и последний процесс – распределение вытесненных ионов по раствору, можно считать нелимитирующими общую скорость процесса. Скорость первого, второго и четвертого процессов в значительной мере определяется исходной концентрацией противоионов соответственно в растворе и в ионите.

Считается, что при концентрациях ионов в растворах менее 0,003 М медленным процессом, лимитирующим общую скорость процесса, является диффузия ионов по раствору к поверхности зерна и через неподвижную граничную пленку жидкости у поверхности зерна ионита (пленочная кинетика). В случаях, когда концентрация ионов в растворе выше 0,1 М, процессом, контролирующим общую скорость, считается процесс диффузии ионов по зерну в фазе ионита (гелевая кинетика). В случаях концентраций ионов в растворе, находящихся в пределах между 0,003 – 0,1 М, в качестве лимитирующих процессов могут проявлять себя как диффузия через неподвижную пленку, так и диффузия в фазе ионита.