Скорость - ионообменный процесс
Cтраница 2
Многочисленные эксперименты по ионообменной адсорбции пока-залп существование молекулярной адсорбции и значительное ее влияние на скорость ионообменного процесса. [16]
 |
Схема установки. [17] |
Работы, в которых исследовалась кинетика сорбции катионов, не принадлежащих к семейству лантаноидов [3, 4], подтверждают решающее влияние диффузии на скорость ионообменного процесса. [18]
Предполагают, что скорость химической реакции несоизмеримо выше, чем скорости переноса ионов в остальных этапах и что она не оказывает влияния на скорость ионообменного процесса. [19]
В случае действия кислотных дождей на почвенную систему важнее общее количество выпавших осадков, которое способствует закислению почвы, усиливает коррозию и выветривание материалов, определяет скорость ионообменных процессов. [20]
Надежные сведения о механизме кинетики дает метод прерывания, при котором ионообменный процесс на некоторое время прерывают, например при отделении зерен ионообменника от раствора. Если скорость ионообменного процесса лимитирует диффузия в пленке, то прерывание контакта фаз на некоторый промежуток времени не влияет на скорость обмена после возобновления контакта. При гелевой кинетике после возобновления контакта фаз скорость обмена оказывается большей, чем до прерывания процесса, так как за то время, на которое ионообмен-ник и раствор были отделены друг от друга, градиент концентрации внутри зерна успевает снизиться. [21]
Для осуществления ионообменного поглощения ион из раствора должен продиффундировать к частице ионита, затем продиффундировать внутри ее к ионогенной группе и, наконец, должна произойти сама ионообменная реакция. Таким образом, скорость суммарного ионообменного процесса определяется скоростью самого медленного из них. Сама ионообменная реакция происходит очень быстро, а скорости внешней ( в растворе) и внутренней ( в зерне ионита) диффузии значительно меньше. В зависимости от свойств и структуры матрицы ионита, концентрации ионов в растворе, их размеров и строения, а также заполнения ими ио-ногенных групп ионита, стадией, определяющей скорость ионообменного процесса может быть либо внешняя, либо внутрення диффузия. Изучение скоростей ионообменных процессов относится к области кинетики ионного обмена. [22]
Реальные процессы ионного обмена представляют собой сложный многостадийный процесс, происходящий в системе твердая фаза частиц ионита - жидкий раствор, содержащий поглощаемый ионитом компонент. Основной стадией, в большинстве случаев определяющей скорость ионообменного процесса, является диффузионный перенос целевого компонента внутри частиц ионита. Иногда такой основной стадией может оказаться конвективный перенос компонента между основным потоком раствора и наружной поверхностью гранул ионита. [23]
Сравнением констант скорости внешнедиффузионного процесса с константами скорости внутридиффузионного процесса найдено, что в изученном интервале изменения концентрации раствора и при постоянстве других параметров скорость обмена Na - Cs контролируется различными механизмами: внутридиффузионным, смешанным и внешнедиффузион-ным, тогда как скорость обмена Na - К и Na - Li контролируется только внутридиффузионным механизмом, хотя при более низких концентрациях внешнего раствора также может лимитироваться смешанным или внешнедиффузионным механизмами. С увеличением размера проти-воиона граница перехода между механизмами, контролирующими скорость ионообменного процесса, смещается в сторону более концентрированных растворов. Это объясняется тем, что имеющее место увеличение константы скорости внешнедиффузионного процесса с повышением концентрации раствора происходит тем значительнее, чем больше размер противоиона, тогда как константа скорости внутридиффузионного процесса не зависит от концентрации раствора. [24]
Ионный обмен в системах, содержащих раствор соли стрептомицина, Н - или Na-карбоксильный катионит, представляет собой характерный случай процесса, протекающего со специфическими особенностями, свойственными большим органическим ионам. В подавляющем большинстве случаев при обмене, идущем с участием крупных ионов, стадией, определяющей скорость ионообменного процесса в целом, является диффузия этих ионов в частицы смолы. Поэтому факторы, влияющие на любой диффузионный процесс, оказывают действие и на сорбцию ионов стрептомицина. [25]
Исследование кинетики ионного обмена позволяет получить сведения о механизме сорбции, охарактеризовать ионообменное равновесие, определить время достижения равновесия и рассчитать константу скорости реакции ионного обмена. При концентрации сорбируемого иона С10 - 3 М скоростьопределяющей стадией процесса является диффузия через пленку, окружающую зерно ионообменника. Скорость ионообменных процессов на ионообменниках при замене воды органическими растворителями должна изменяться, так как при этом изменяются степень диссоциации, степень гидролиза растворенных веществ и ионообменника, радиусы ионов, степень набухания и другие параметры. При изменении природы органических растворителей существенно изменяется диэлектрическая проницаемость среды. [26]
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. [27]
Изучение кинетики ионного обмена на природных цеолитах имеет важное значение как для оценки возможности использования этих минералов в качестве ионообменников, так и для понимания роли ионообменных реакций в природных процессах. Кроме того, применяемые в настоящее время методы расчета кинетических параметров [11] лишь приближенно описывают процесс ионного обмена на цеолитах. Поэтому при изучении скорости ионообменных процессов на цеолитах основное внимание следует уделять выявлению общих закономерностей, а не числовым значениям полученных величин. При этом для анализа экспериментальных кинетических кривых, вероятно, следует использовать простые методы, которые, однако, позволяли бы получить как можно больше информации об изучаемом процессе. [28]
Иониты СБС, СДВ, СДФ отличаются друг от друга структурой мости-кообразующего компонента. Ионит СДФ имеет наибольшую длину мостика, ионит СДВ занимает в этом отношении промежуточное положение. Поскольку скорость ионообменного процесса в наибольшей степени определяется скоростью диффузии ионов в смоляной фазе, то очевидно, что наименьшей скоростью установления ионообменного равновесия будет обладать ионит СБС и наибольшей - СДФ. [29]
Зауер и Рупперт, изучая влияние гидрофильных коллоидов на скорость основного обмена, применили другой метод. Величину нагрузки, соответствующую точно 50 % - ному обессоливанию, определяли интерполяцией и использовали как сравнительную. Результаты, полученные по методам, служащим для измерения скоростей ионообменных процессов, а также по последнему названному методу зависят и, возможно, даже в значительной мере от размера и однородности зерен фильтрующего материала и его упаковки в колонке. Возможно, что поэтому метод не нашел широкого применения. Определение скорости обмена при нейтральном обмене затрудняется ( поскольку нужно проводить очень много определений величины жесткости объемным методом в области средних концентраций жесткости) из-за отсутствия надежных и быстрых методик определения концентрации равновесного раствора. [30]
Страницы: 1 2 3