Полная версия

Главная arrow Экология arrow ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ: ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ЗАЩИТЫ ГИДРОСФЕРЫ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Ионообменное равновесие.

Функциональную зависимость про- тивоионного состава ионита от противоионного состава внешнего раствора при постоянных температуре и давлении называют изотермой ионного обмена. Изотермы изображаются графически в безразмерных координатах ах-ах

где ах и а. — эквивалентные доли i-ro иона соответственно в фазе ионита в растворе; с; иа — концентрация i-ro иона в ионите и растворе в условиях равновесия системы, моль ионов на 1 г ионита; z. — заряд i-ro иона.

Величины ах и ах изменяются в интервале от 0 до 1, следовательно, изотермы обмена ах = ) изображаются в квадрате, сторона которого равна единице.

Отношение 5j/a. называют коэффициентом распределения i-ro иона при сорбции Kpi. Этот коэффициент является мерой обогащения или обеднения ионита данным веществом. При Кр.<1 ионит обеднен, а при К >1 обогащен компонентом i по сравнению с равновесным раствором.

Если в растворе содержится не один, а несколько ионов, например, А и В, то селективность ионита оценивается коэффициентом селективности (избирательности) Кд в, равным отношению коэффициентов распределения конкурирующих ионов:

При Кдв>1 ионит селективен к иону А; при Кдв<1 избирательно сорбируется ион В; при Кд =1 ионит не проявляет селективности ни к одному из ионов.

Если обменная реакция описывается в общем виде уравнением (11.83), то равновесие ионообменных процессов можно выразить следующей формулой:

где К.д в -— константа равновесия; с— концентрация ионов в твердой фазе; с — концентрация ионов в жидкой фазе; х = с / с0 — безразмерная концентрация в жидкой фазе; у = с / 9 — безразмерная концентрация в твердой фазе;с0 -— общая “эквивалентная” концентрация ионов в жидкости; 9 — обменная емкость смолы (значение 9 находится в пределах пи 1).

Форма изотермы зависит от величины КЛ в, при Клв>1 изотерма выпуклая, при КЛВ<1 — вогнутая, а при Кдв=1 —линейна и совпадает с диагональю.

При концентрации вещества в сточных водах менее 9,003 моль/л, или, точнее, при ВИЗ, скорость обмена определяется диффузией ионов через пленку жидкости (пленочная кинетика). При концентрации 0,1 моль/л (или ВрН) скорость процесса определяется диффузией ионов внутри зерна (гелевая кинетика). В области концентраций 0,003-0,1 моль/л определяющими являются оба вида диффузии. Здесь Bi = Рг0/ (KrD) число Био; р — коэффициент массоотдачи; г0 — радиус зерна иона; Кг— константа Генри; D — коэффициент массопро- водности.

Коэффициенты диффузии различных ионов в смоле имеют порядок 10^-10'9 см2/с, а в воде 10^-10"5 см2/с. Коэффициент диффузии снижается при увеличении размера гидратированных ионов в растворе и росте заряда обменивающихся противоионов смолы.

Для внешнедиффузионной области при значениях числа Re< от 2 до 30 для расчета коэффициента массоотдачи может быть использована следующая зависимость:

где Nu3= pd5/ D — число Нуссельта; Re3= wd3/ v — число Рейнольдса; PrD= v / D — число Прандтля.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>