Главное меню
Главная О сайте Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Аналитическая химия Ароматерапия Биотехнология Биохимия Высокомолекулярная химия Геохимия Гидрохимия Древесина и продукты ее переработки Другое Журналы История химии Каталитическая химия Квантовая химия Лабораторная техника Лекарственные средства Металлургия Молекулярная химия Неорганическая химия Органическая химия Органические синтезы Парфюмерия Пищевые производства Промышленные производства Резиновое и каучуковое производство Синтез органики Справочники Токсикология Фармацевтика Физическая химия Химия материалов Хроматография Экологическая химия Эксперементальная химия Электрохимия Энергетическая химия
Новые книги
Сидельковская Ф.П. "Химия N-вннилпирролидона и его полимеров" ()

Райт П. "Полиуретановые эластомеры" (Высокомолекулярная химия)

Сеидов Н.М. "Новые синтетические каучуки на основе этилена и олефинов" (Высокомолекулярная химия)

Поляков А.В "Полиэтилен высокого давления. Научно-технические основы промышленного синтеза" (Высокомолекулярная химия)

Попова Л.А. "Производство карбамидного утеплителя заливочного типа" (Высокомолекулярная химия)
Книги по химии
booksonchemistry.com -> Добавить материалы на сайт -> Физическая химия -> Гельферих Ф. -> "Иониты. Основы ионного обмена" -> 123

Иониты. Основы ионного обмена - Гельферих Ф.

Гельферих Ф. Иониты. Основы ионного обмена — Москва, 1962. — 492 c.
Скачать (прямая ссылка): ionitiosnoviionnogoobmena1962.djvu
Предыдущая << 1 .. 117 118 119 120 121 122 < 123 > 124 125 126 127 128 129 .. 244 >> Следующая

Граничное условие на границе фаз ионит/пленка дается уравнением (6.18). Решение в этом случае будет иметь следующий вид [12]:
Доля превращения U зависит поэтому только от безразмерного параметра DCt/r06C. Функциональная зависимость (6.21) представлена на рис. 67. Рисунок отображает различие зависимостей величины U от времени при гелевой и при пленочной кинетике.
Из уравнения (6.21) получается время полуобмена:
Таким образом, относительная скорость обмена пропорциональна коэффициенту диффузии в водной фазе и концентрации раствора и обратно пропорциональна радиусу зерна, толщине пленки и (приближенно) концентрации фиксированных ионов. Абсолютная скорость обмена, кроме того, пропорциональна количеству ионов А в ионите. При полном насыщении ионита ионами А абсолютная скорость не зависит от концентрации фиксированных ионов, но пропорциональна объему ионита. Для типичных ионообменных смол при обычных условиях протекания раствора (r0=0,1 см\ С = 2 мэкв/см3; 6=5-10'3 см; D = 10“5 см2/сек) и обмене с 0,01 н. раствором время полуобмена составляет примерно 40 мин, при обмене с 0,001 н. раствором — примерно
6,5 час.
Для малого объема необновляющегося раствора, для'которого условие CV<^CV не выполняется, граничное условие (6.20) должно быть заменено следующим:
r = r0, t = 0, С а — С%С/С, r>r0 + 6, t = 0, СА{г) = 0.
(6.19)
Г > Г0 + б, t > 0, С А (Г, t) = 0.
(6.20)
(6.21)
(6.22)
r>r0 + б, *>0, СА(Г, 0 = y[Ci-CA(01.
(6.23)
Решение в этом случае выражается уравнением
3 Р(УС+УС) r06CV
(6.24)
248
6. КИНЕТИКА ИОННОГО ОБМЕНА
ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ СЛУЧАЙ МЕЖДУ ПЛЕНОЧНОЙ И ГЕЛЕВОЙ КИНЕТИКОЙ
Для случая, когда скорость процесса определяется и пленочной и гелевой кинетикой, точного решения до сих пор не получено, так как на границе фаз ионит/пленка появляется нелинейное граничное условие. Если сделать значительное упрощение, т. е. принять, что профиль в пленке линейный, то можно воспользоваться соответствующим решением уравнения для случая переноса тепла с излучением [34, 47]. Это решение применимо только для системы, в которой выполняется граничное условие (6.20) (большие объемы раствора или постоянно обновляющийся раствор):
U = 1 - ^ = У si"JW„) ехр( _ DmUx (6>25)
° 71=1
причем 0 = CD/CDб,
_ m%r$-\-(Qr0— I)2
'* лФо+^о — 1) в^о ’ mn,r0 = (l~er0)tgmnr0.
Не менее сложные соотношения, выведенные Эдескути [25] для случая адсорбционных процессов, не могут быть применены к ионному обмену, так как они построены на иных физико-химических представлениях.
ВРЕМЯ, НЕОБХОДИМОЕ ДЛЯ ПРОТЕКАНИЯ ЗАДАННОГО ОБМЕНА
Время полуобмена представляет интерес прежде всего для случая, когда ионит помещен в проточную колонку. При обмене в статических условиях (установление равновесия с ограниченным количеством раствора) зачастую более важно знать другую величину, а именно время, необходимое для понижения концентрации ионов в растворе на определенную долю -ув от начальной концентрации. Это время выражается следующим образом:
V')->-jFi!Wt/=1-5TTw' (6'26>
причем значение U следует подставлять из уравнения (6.14) или (6.24). Уравнение (6.26) для случая чистой пленочной кинетики можно решить относительно t:
,(VB)-------ag^ta(ygg±g--gl), (6.27)
VY ’ 3D{CV — CV) \ CV CV 1
В случае, когда общее количество противоионов в ионите велико по сравнению с содержанием их в растворе (CV<? CV), уравнение (6.27) упрощается:
*0yB)= (6-28)
Так, например, 5 см3 мелкозернистого ионообменного материала (г0=0,01 см) позволяет примерно за 1,5 мин удалить из 100 мл очень разбавленного раствора при сильном встряхивании (б^510"3 см) до 99% противоионов В.
При изотопном обмене теоретические представления согласуются с экспериментальными результатами. Правда, до сих пор еще не было проведено
6.3. ЗАВИСИМОСТЬ ИОННОГО ОБМЕНА ОТ ВРЕМЕНИ
249
непосредственного сравнения скорости обмена, найденной экспериментально и рассчитанной из независимых измерений коэффициента самодиффузии. Экспериментальные кривые совпадают с теоретическими, рассчитанными при предположении, что коэффициенты самодиффузии остаются постоянными. Величины коэффициентов, найденные таким путем, очень хорошо согласуются с коэффициентами, рассчитанными по данным электропроводности.
б. Ионный обмен
При обмене различных ионов протекание процесса во времени зависит от упомянутых ранее факторов: электрического поля (диффузионный потенциал), изменений коэффициента разделения и степени набухания, а также градиентов коэффициентов активности. Точный учет этих факторов кажется на первый взгляд невозможным. Если принять во внимание даже только наиболее значительные эффекты, то это приводит к нелинейным дифференциальным уравнениям, решение которых до сих пор было найдено только в отдельных случаях. Но все-таки эти решения позволяют выявить закономерности, качественные выводы которых можно применить и к другим случаям.
Из вышеназванных эффектов, наличие которых отличает ионный обмен от изотопного обмена, наибольшее действие оказывает электрическое поле. Как уже указывалось, сохранение электронейтральности в системе требует «стехиометрического» протекания процесса обмена, т. е. встречные потоки обоих участвующих в обмене противоионов (в эквивалентах) в сумме должны быть всегда равны (см, стр. 236). При изотопном обмене с самого начала имеется р^венствр потоков, так как коэффициенты диффузии изотопа и его градиенты концентрации (в сумме) равны. Напротив, при обмене противоионов с различной'подвижностью вначале преобладает поток более быстрых ионов. Это происходит до тех пор, пока не возникнет пространственный заряд, время установления которого составляет несколько микросекунд. Этот заряд будет тормозить быстрый ион и ускорять медленный и, таким образом, установится равенство потоков*.
Предыдущая << 1 .. 117 118 119 120 121 122 < 123 > 124 125 126 127 128 129 .. 244 >> Следующая

Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены.
Реклама