WYMIANA JONOWA Proces wymiany jonowej stosuje si ę w celu całkowitego lub częściowego usuni ęcia z wody substancji rozpuszczonych (głównie jonów). W Polsce wymiana jonowa nie jest stosowana w zak ładach uzdatniania wody przeznaczonej do zaopatrzenia ludno ści. Proces ten wykorzystuje si ę do oczyszczania wód dla celów przemysłowych, a jego celem jest pozyskanie wody o zasoleniu, którego wielkość określa odbiorca. W procesie tym, oprócz czystej wymiany jonowej, zachodzą zjawiska sorpcji, wywo łane elektrycznym charakterem grup jonowymiennych, określonymi właściwościami szkieletu wymieniacza jonowego. Z oczyszczanej wody usuwane s ą kationy i aniony lub oba jony razem, w nast ępstwie czego stosuje się kationity lub anionity, lub jedne i drugie łącznie. Proces wymiany jonów obecnych w oczyszczanej wodzie na jony ruchliwe przy łączone do centrów aktywnych jonitów jest odwracalny i stechiometryczny. Proces ten jest reakcj ą chemiczną, zachodzącą w wyniku kontaktu fazy stałej wymieniacza jonowego z roztworem zawieraj ącym cząstki jonowe. Kontakt ten mo że zachodzić w warunkach statycznych bądź dynamicznych. Odwracalno ść reakcji jonowymiennej stwarza możliwość prowadzenia procesu wymiany jonowej i procesu odwrotnego - regeneracji wymieniacza jonowego. Dlatego wszystkie procesy z udzia łem wymieniaczy jonowych są równowagowe. Wymiana kationów RX(n-) + nAY = R(XA)n + nY Wymiana\ anionów RX(m+) + mBZ = R(XZ)m + mB+ gdzie: R - szkielet wymieniacza jonowego, X - trwa łe, zwi ą zane ze szkieletem grupy kationo- i anionoczynne, A,B - ruchliwe kationy, Y,Z - ruchliwe aniony, n,m - warto ś ciowo ść kationu lub anionu. Proces wymiany jonów z roztworów na jony wymieniacza jonowego zachodzi kolejno w etapach: transport jonu z roztworu do powierzchni ziarna jonitu, transport tego jonu wewnątrz ziarna do miejsca wymiany, reakcja podwójnej wymiany, transport jonu wypartego wewnątrz ziarna od miejsca wymiany do powierzchni ziarna jonitu, a nast ępnie do roztworu Transportowi dyfuzyjnemu jonów towarzyszy natychmiast powstawanie potencjału mi ę dzyfazowego. Sumaryczn ą szybko ść procesu wymiany jonowej określa szybkość najwolniejszego etapu, którym jest transport dyfuzyjny w fazie jonitu i w warstwie mi ę dzyfazowej . Szybko ść reakcji jonowymiennych zale ż y od : rodzaju wymienianych jonów cech wymieniaczy jonowych stężenia elektrolitu warunków prowadzenia procesu
(…)
…
w przypadku kationitów są np.:
-SO3. –COO-, -O-, -PO3H-,
zaś anionitów są np.:
-NH3+, =NH2+, =N+=, -NR3+, =S+, =P+=.
W oczyszczaniu wody istotny jest podział jonitów z uwagi na stopień dysocjacji
grup funkcyjnych.
Kationity dzieli się na:
obojętne lub słabo kwaśne, zawierające słabo zdysocjowane grupy
funkcyjne (-OH, -COOH, -SH, -CH2SH), dobrze pracują w środowisku
obojętnym lub słabo alkalicznym
silnie kwaśne, zawierające silnie zdysocjowane grupy funkcyjne (-SO3H), CH2SO3H) zdolne do wymiany wszystkich kationów, są skuteczne w szerokim
zakresie pH.
Anionity dzieli się na:
słabo zasadowe posiadające słabo zdysocjowane grupy funkcyjne, na ogół
trzeciorzędowe, wymieniają one aniony mocnych kwasów, stosowane są wyłącznie
po silnie kwaśnych kationitach pracujących w cyklu wodorowym
silnie zasadowe…
… węglami
sulfonowanymi
wielkocząsteczkowe związki organiczne otrzymywane syntetycznie,
zwane potocznie Żywicami jonitowymi.
Wymieniacze jonowe różnią się zarówno
budową podstawowego szkieletu makrocząsteczek,
jak też charakterem grup jonoczynnych.
Szkielet Żywicy stanowi nieregularny, przestrzenny usieciowany łańcuch
węglowodorów, zawierających wbudowane na stałe, tzw. jony stałe, którymi…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)