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离子交换

2021-03-01 14:36米乐新闻 人已围观

简介声明:,,,。概况 离子交流是溶液中的离子与某种离子交流剂上的离子进行交流的效果或现象,是借助于固体离子交流剂中的离子与稀溶液中的离子进行交流,以到达提取或去除溶液...

  声明:,,,。概况

  离子交流是溶液中的离子与某种离子交流剂上的离子进行交流的效果或现象,是借助于固体离子交流剂中的离子与稀溶液中的离子进行交流,以到达提取或去除溶液中某些离子的意图,是一种归于传质别离进程的单元操作。

  离子交流是可逆的等当量交流反响。离子交流树脂充夹在阴阳离子交流膜之间构成单个处理单元,并构成淡水室。离子交流速度随树脂交联度的增大而下降,随颗粒的减小而增大。离子交流是一种液固相反响进程,必定触及物质在液相和固相中的分散进程。

  水溶液中的一些阳离子进入反离子层,而本来在反离子层中的阳离子进入水溶液,这种发生在反离子层与正常浓度处水溶液之间的同性离子交流被称为离子交流效果。离子交流首要发生在分散层与正常水溶液之间,因为黏土颗粒外表一般带的是负电荷,故离子交流以阳离子交流为主,故又称为阳离子交流。离子交流严厉遵守当量规律,即进入反离子层的阳离子与被置换出反离子层的阳离子的当量持平。

  早在1850年就发现了土壤吸收铵盐时的离子交流现象,但离子交流作为一种现代别离手法,是在20世纪40年代人工合成了离子交流树脂今后的事。离子交流操作的进程和设备,与吸附根本相同,但离子交流的选择性较高,更适用于高纯度的别离和净化。

  离子交流首要用于水处理(软化和纯化);溶液(如糖液)的精制和脱色;从矿藏浸出液中提取铀和稀有金属;从发酵液中提取抗生素以及从工业废水中收回贵金属等。

  离子交流是运用离子交流剂(最常见的是离子交流树脂)别离含电解质的液体混合物的进程。离子交流进程是液固两相间的传质(包含外分散和内分散)与化学反响(离子交流反响)进程,一般离子交流反响进行得很快,进程速率首要由传质速率决议。

  离子交流反响一般是可逆的,在必定条件下被交流的离子能够解吸(逆交流),使离子交流剂康复到本来的状况,即离子交流剂经过交流和再生可重复运用。一起,离子交流反响是定量进行的,所以离子交流剂的交流容量(单位质量的离子交流剂所能交流的离子的当量数或摩尔数)是有限的。

  以为树脂外表适当于半透膜, 所交流的离子能自在经过;而连接在树脂骨架上的离子不能经过。依照F.G.唐南膜平衡原理,可得出格雷戈尔公式:

  离子交流是一种液固相反响进程,必定触及物质在液相和固相中的分散进程。在常温下,交流反响的速度很快,不是操控要素。假如进行交流的离子在液相中的分散速度较慢,称为外分散操控,假如在固相中的分散较慢,则称为内分散操控。

  前期的研讨系从斐克规律(见分子分散)动身,所导出的速率方程式只适用于同位素离子的交流。实际上,离子交流进程至少有两种离子反向分散。假如它们的分散速率不等,就会发生电场,此电场必对离子的分散发生影响。考虑到此电场的影响,F.G.赫尔弗里希导出相应的速率方程为:

  ①拌和槽,适用于处理粘稠液体。当单级交流达不到要求时,可用多级组成级联。

  ②固定床离子交流器,也称离子交流柱,是用于离子交流的固定床传质设备,运用最广。

  ③移动床离子交流器,是用于离子交流的移动床传质设备,因为技能上的困难没有得到工业运用。

  EDI(Electro-de-ionization)是一种将离子交流技能、离子交流膜技能和离子电搬迁技能(电渗析技能)相结合的纯水制作技能。该技能运用离子交流能深度脱盐来战胜电渗析极化而脱盐不彻底,又运用电渗析极化而发生水电离发生H和OH离子完成树脂自再生来战胜树脂失效后经过化学药剂再生的缺点,是20世纪80年代以来逐步鼓起的新技能。经过十几年的开展,EDI技能已经在北美及欧洲占有了适当部分的超纯水商场。

  EDI设备包含阴/阳离子交流膜、离子交流树脂、直流电源等设备。其间阴离子交流膜只允许阴离子透过,不允许阳离子经过,而阳离子交流膜只允许阳离子透过,不允许阴离子经过。离子交流树脂充夹在阴阳离子交流膜之间构成单个处理单元,并构成淡水室。单元与单元之间用网状物离隔,构成浓水室。在单元组两头的直流电源阴阳电极构成电场。来水水流流经淡水室,水中的阴阳离子在电场效果下经过阴阳离子交流膜被铲除,进入浓水室。在离子交流膜之间充填的离子交流树脂大大地提高了离子被铲除的速度。一起,水分子在电场效果下发生氢离子和氢氧根离子,这些离子对离子交流树脂进行接连再生,以使离子交流树脂坚持最佳状况。EDI设备将给水分红三股独立的水流:纯水、浓水、和极水。纯水(90%-95%)为终究得到水,浓水(5%-10%)能够再循环处理,极水(1%)排放掉。

  EDI设备归于精处理水体系,一般多与反渗透(RO)合作运用,组成预处理、反渗透、EDI设备的超纯水处理体系,替代了传统水处理工艺的混合离子交流设备。EDI设备进水要求为电阻率为0.025-0.5MΩ·cm,反渗透设备彻底能够满足要求。EDI设备可生产电阻率高达15MΩ·cm以上的超纯水。

  EDI技能在国外广泛的运用有十几年的时刻,大多用于制药职业、微电子职业、发电工业和实验室。在外表清洗、外表涂装、电解工业和化工工业的运用也日趋广泛。在我国运用时刻只要2-3年,首要用于医药和微电子工业的超纯水的处理,而在发电职业化学水处理体系中的运用刚刚鼓起。

  EDI设备归于水精处理设备, 具有接连产水、水质高、易操控、占地少、不需酸碱、利于环保等长处, 具有广泛的运用远景。跟着设备改善与技能完善以及针对不同职业进行优化, 初出资费用会大大下降。能够信任在不久的将来会彻底替代传统的水处理工艺中的混合 。

  赵民,刘志敏,王永太,施荣明编著,根据流程的常识工程与立异,航空工业出版社,2016.01,第507页

  侯嫔,张春晖,何绪文编著,水处理进程化学=Water Treatment Process Chemistry,冶金工业出版社,2015.05,第148页

Tags: 交换器离子 

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