Равновесие ионного обмена

РАВНОВЕСИЕ ИОННОГО ОБМЕНА [c.23]

Равновесие ионного обмена как химическая реакция. Сложный процесс гетерогенного обмена ионов должен рассматриваться как совокупность следующих более простых процессов 9] [c.28]

Для понимания поведения ионов второй и третьей групп необходимо наряду с реакциями равновесия ионного обмена рассматривать и реакции комплексообразования в растворе. Это позволяет видеть, что возрастание коэффициента распределения у ионов второй и третьей групп с ростом концентрации кислоты связано с ростом доли формы металла в растворе, способной к обмену величина Kd ионов третьей группы с увеличением концентрации кислоты уменьшается согласно закону действия масс. [c.43]

Для написанной реакции в случае обмена катионов одинаковой валентности по закону действующих масс равновесие ионного обмена выражается уравнением [c.350]

Функции Блоха фк(1 ) являются системой одночастичных функций для электронов, которые применимы к кристаллу с фиксированными в положениях равновесия ионами. Эти функции можно определить в приближении Хартри или приближении Хартри—Фока, в которые включены эффекты обмена электронами. Здесь используется еще более простое приближение и предполагается, что плотность валентных электронов однородна и эффективный потенциал F(r), в котором движутся электроны, таков, что заряд ионов в положении равновесия скомпенсирован однородным отрицательным зарядом. Если w(r—Rj)—потенциал иона в состоянии равновесия R , то [c.758]

Ионный обмен с равновесием и распадом. Основная задача ионного обмена в ядерных силовых установках — извлечение радиоактивных примесей. Во многих системах это должно быть сделано в равновесии с фиксированной концентрацией катионов Li+, К+, NH или борной кислоты. [c.208]

Коэн и Тейлор [15] вывели уравнение для ионного обмена с равновесием и распадом, где контролирующей стадией является массопередача в жидкой фазе. Для стационарного состояния [c.208]

Наиболее распространенной и физически обоснованной является послойная модель динамики ионного обмена [183]. Сущность ее заключается в замене непрерывного распределения концентраций в слое и в растворе дискретным. С этой целью загрузку фильтра разбивают на конечные слои с количеством ионита в одном слое Дт, а поступающей на вход раствор — на конечные порции ДФ. При контакте порции р со слоем 5 рассчитывается равновесие между твердой и жидкой фазами в соответствии с уравнениями изотерм. А в совокупности с уравнениями баланса [c.163]

Для решения системы уравнений (4.1) при внутридиффузионной кинетике ионного обмена наибольшее распространение получил так называемый послойный метод расчета, представляющий собой математический метод конечных разностей. При этом принимается, что равновесие устанавливается мгновенно и тем самым из систем уравнений исключается уравнение кинетики [61]. [c.75]

Концепция пленочной кинетики предполагает наличие градиента концентраций ионов только лишь в пленке и отсутствие его в самом ионите таким образом, в процессе ионного обмена соотношение концентраций ионов А ц, В в ионите непрерывно изменяется, но в каждый данный момент (от начального до момента установления равновесия с раствором) оно является постоянным во всей массе ионита. [c.194]

Состояние равновесия в этой реакции описывается уравнением изотермы ионного обмена Никольского [c.272]

В своих исследованиях мы исходим из того, что в основе процессов адсорбции, ионного обмена н экстракций из твердых материалов лежит общее явление — переход распределяемого между фазами вещества из одной фазы в другую, т. е. массопередача. Поэтому исследование и расчет данных процессов необходимо объединить на базе общих представлений массообмена, тем более что эти процессы как с формальной, так и с точки зрения их физико-химических свойств имеют общее сходство, т. е. процесс экстракции из твердых тел можно рассматривать как обратный процесс адсорбции или десорбции. Очевидно, что сходство кривых равновесия не только чисто внешнее, но и соответствует сущности физико-химических и гидродинамических явлений, имеющих место в этих процессах. Действительно, все эти три процесса можно рассматривать как передвижение жидкости через слой зернистого материала и извлечение или поглощение поэтому весь процесс в целом описывается уравнениями движения жидкости, неразрывности потока, кинетики. В случае, когда скорость процесса определяется внешней диффузией, уравнение кинетики имеет вид [c.149]

Скорость установления равновесия зависит от гидродинамического режима жидкости (скорости фильтрования), концентрации обменивающихся ионов, структуры зерен ионита, его проницаемости для ионов. Скорость ионного обмена определяется либо диффузией в пленке жидкости, либо диффузией в зерне ионита. Реакции обмена ионов протекают быстро, поэтому допустимы достаточно большие скорости фильтрования. [c.5]

Рассмотрены основные свойства ионообменных материалов, приведены краткие основы теории ионного обмена (равновесие и кинетика). Дается методика технологических исследований с ионитами. Основное внимание уделено применению ионообменных смол в производстве редкоземельных элементов иттрия, скандия, в металлургии легких редких металлов, рассеянных элемен тов, в металлургии благородных металлов и металлов платиновой.группы в металлургии циркония, гафния, ниобия, тантала, вольфрама, молибдена, ре ния, в металлургии тяжелых цветных металлов, в очистке сточных вод и газов. Описаны аппараты ионообменной технологии. [c.2]

Влияние температуры и давления. Тепловой эффект ионного обмена, не осложненного вторичными процессами, невелик. В простых системах он составляет около 1—2 ккал/моль, что указывает на небольшое влияние температуры на положение равновесия [5]. [c.46]

Изотермы сорбции. Изотерма ионного обмена (сорбции) характеризует состояние ионообменного равновесия при постоянной температуре. Она связывает между собой количества обменивающихся ионов в каждой из фаз. Изотерма сорбции позволяет судить о селективности ионита, проводить расчеты необходимого числа ступеней (количества аппаратов), а при расчете размеров колонок ее используют для определения средней движущей силы процесса массообмена. Изотерма сорбции выражается графически или аналитически. (Основы теории ионообменного равновесия рассмотрены в гл. II). [c.97]

Графики обменной способности. От эксплуатационного персонала ионообменного оборудования требуется полное понимание условий равновесия и кинетики процесса ионного обмена кроме того, необходимы достаточно ясное представление об изменениях, происходящих в слое ионообменного материала на стадиях рабочего цикла и регенерации слоя, а также знание эксплуатационных характеристик применяемого материала. Эти эксплуатационные характеристики удобно представлять в виде графиков обменной емкости, которые выражают связь между способностью материала удалять из раствора ионы и количеством применяемого регенерационного раствора при данной скорости движения воды во время рабочего цикла и при данной температуре. [c.91]

Учитывая, что приборный контроль за обработкой воды ведется после каждой стадии (см. рис. 7.1), и зная общие закономерности ионного обмена, целесообразно решать систему уравнений (7.4)-(7.8) одновременно для двух равновесий до и после отдельного фильтра. В качестве такого фильтра целесообразно взять Н-катионитный фильтр, так как в этом случае имеют место наиболее значительные изменения как водородной реакции среды (pH), так и электрической проводимости фильтрата. [c.74]

Для полного описания процесса ионного обмена в общем случае необходимы еще два уравнения уравнение кинетики и уравнение изотермы обмена ионов. Однако для описания процесса регенерации при скоростях потока воды 5—10 м/ч уравнением кинетики можно пренебречь, поскольку при таких скоростях равновесие между раствором и ионитом достигается достаточно быстро. Тогда система уравнений, описывающих процесс регенерации, будет [c.87]

Термодинамика и кинетика ионного обмена. Ионообменное равновесие определяется изменением уровня свободной энергии системы [c.24]

Влияние состояния равновесия, скорости потока и скорости обмена на остроту фронтов и, следовательно, на эффект разделения определяется теми же положениями, что и в случае простого ионного обмена в колонках. [c.28]

Электродные потенциалы металлов, у которых в процессе, обмена, определяющего потенциал, участвуют не только собственные, но и другие ионы и атомы, называются неравновесными или необратимыми. Для неравновесных потенциалов формула Нернста (3) неприменима, так как реакции, происходящие на металле, т. е. потеря и приобретение электронов, осуществляются разными путями и потенциал не может характеризовать наступления равновесия какой-то одной реакции на электроде. В табл. 4 [c.26]

Всякий процесс изменения состояния системы представляет собой отклонение от состояния равновесия. Нарушение равновесия приводит к возникновению внутри системы процессов, противодействующих отклонению от состояния равновесия. Этр[ми внутренними процессами, компенсирующими нарушение равновесия и восстанавливающими его, являются элементарные процессы обмена энергией при столкновении составляющих тело элементарных частиц — молекул, ионов, электронов. [c.19]

Проблема адсорбции пара на твердых поверхностях играет важную роль в процессах хроматографического разделения, ионного обмена и химического катализа. В этой системе представляет интерес соотношение между количеством адсорбированного вещества и давлением в системе при данной температуре в условиях равновесия. Такое соотношение впервые вывел Лангмюр на основании кинетического анализа скоростей адсорбции и десорбции. Условия равновесия были установлены путем приравнивания скоростей двух противоположных процессов. Однако полученные Лангмюром изотермы адсорбции не зависят от скоростей и механизма процесса и могут быть целиком получены на основе критерия равновесия, выраженного уравнением (8-17), или с помощью положения, что химический потенциал компонента должен быть один и тот же в обеих фазах. [c.269]

При протекании процесса ионного обмена согласно уравнению (5-14) снижение концентрации ионов На+ на ту же величину, что и выше (т. е. на 10 г-жв/л), не приводит к повышению в растворе концентрации ионов Н+ на 10 г-эке1л, так как они будут связываться с анионами НСО в молекулу НгСОз. Допустим (условно), что ионы Ка+ перешли в ионит в концентрации, равной половине их исходной и что в растворе при установившемся равновесии присутствуют ионы N3+ и НСО ", каждый в концентрации 10 г-жв/л, и в той же концентрации находится образовавшаяся Н2СО3. Раствор в этом случае представляет собой буферную систему, концентрация ионов Н+ в которой может быть вычислена по уравнению [c.191]

Если раствор, в котором находится частица ионита, непрерывно перемешивается, то можно не учитывать диффузии ионов в самом растворе и в качестве стадий, определяющих скорость установления ионообменного равновесия, рассматривать лишь две а) скорость взаимодиффузии ионов в пленке жидкости, непосредственно примыкающей к частице ионита (пленка, на распределение концентрации ионов в которой перемешивание практически не оказывает влияния), и б) скорость взаимодиффузии ионов в самом ионите. Кинетика ионного обмена определяется скоростью наиболее медленно протекающего из этих двух процессов и в зависимости от соотно1 ения скоростей будет подчиняться в первом случае закономерностям кинетики пленочной взаимодиффузии ионов, во втором — гелевой кинетике. В частности, когда скорости той и другой взаимодиффузии ионов будут примерно одинаковы, кинетика будет являться пленочно-гелевой. [c.194]

Ионный обмен — явление обмена ионами между дисперсной фазой и дисперсионной средой. Причиной такого обмена является наличие у частиц золей подвижных противоионов и стремление ионов дисперсионной среды, равно как и противоинов, равномерно распределиться по всему объему системы. Наличие заряда у обмениваемых частиц делает этот процесс аналогом химической реакции — обмен ионов протекает в строго. эквивалентных от-нощениях. Равновесие реакции обмена ионов i из твердой фазы в жидкую (i) на ионы j из раствора в твердую фазу (/) записывается в общем случае для г - и г вaлeнтиыx ио-- [c.271]

Важную роль в ионном обмене играет скорость установления ионообменного равновесия. Практически во всех случаях скорость процесса ионного обмена лимитируется диффузионным переносом ионов. Наиболее простым, встречающимся при обмене ионов нз растворов концентрацией не более 10 моль/л является перенос ионов через пленку жидкости, окружающую ионит (внещне диффузиом-ная кинетика). Он описывается уравнением [c.272]

Реакции ионного обмена подчиняются правилам, характерным для реакций обычных электролитов, в частности эквивалентности обмена ионов и обратимости этого процесса. Кроме того, при ионном обмене большое значение имеют селективность и скорость установления ионнообменного равновесия. [c.4]

Так как содержащаяся в воде угольная кислота является слабой, в реакциях ионного обмена она может участвовать лишь после удаления сильных кислот. В самых нижних слоях фильтра этот процесс завершиться до полного восстановления карбонатной жесткости не успевает. Поэтому фильтрат имеет малую карбонатную жесткость (численно она равна щелочности) и содержит много углекислоты. К моменту окончания рабочего цикла фильтра ионы водорода, введенные в катионит при регенерации, полностью удаляются из катионита в виде НгСОз которая находится в равновесии с дегидратированной формой O2J Технология Н-катионирования с голодной регенерацией обеспечивает получение фильтрата с минимальной щелочностью [c.516]

Сравнивая неосмотическую и осмотическую теории равновесия и ионного обмена, можно прийти к следующему [9]. [c.32]

Важным вопросом теории ионного обмена является описание равновесия обмена, включающего более двух обменивающихся противоионов. Длительное время считалась справедливой гипотеза Гапона [1] о том, что обмен произвольной пары противоионов не зависит от наличия других противоионов. Эта гипотеза была даже экспериментально подтверждена некоторыми исследователями [2]. Однако анализ этих работ, проведенный [c.35]

Основные особенности ионного обмена в концентрированных растворах состоят в том, что структура воды частично разрушается, а сольватация противоионов водой заменяется комплек-сообразованием с коионами и ионогенными группами ионита [25, с. 174]. Равновесие в таких растворах во многом определяется необменивающимся электролитом, концентрация которого в фазе ионита возрастает. Взаимодействие в этих системах, так же как и в разбавленных растворах, может рассматриваться как конкуренция воды, Кононов и ионогенных групп за сольватацию [c.53]

Учитывая изложенное, ионит можно представить как твердый электролит, неподвижный каркас которого представляет одну его часть, а подвижные противоионы — другую. Следовательно, реакция ионного обмена подчиняется правилам, действующим для реакций обычных электролитов, а именно, правилам эквивалентности обмена ионов и обратимости этого процесса. Кроме того, в ионообменной технологии большую роль играют способность к преимущественной адсорбции одних ионов по сравнению с другими, получившая название селективности (избирательности), и скорость установления ионообменного равновесия (кинетика ионного обмена). [c.106]

Уравнение (4.3) применимо только к равновесному состоянию системы ионит — раствор. В производственных условиях, когда раствор фильтруется через слой ионита, равновесия не достигают из-за влияния кинетических факторов, т.е. скорости ионного обмена. Понятия, связанные со скоростью обменных процессов, можно проиллюстрировать с помощью рис. 4.5, на котором показана схема взаи-модиффузии на зерне ионита в Н-форме при обмене в динамических [c.109]

Смолы, применяемые для ионного обмена, представляют собой пористые соли, содержащие нерастворимый анион и заменяемый катион. Некоторые смолы содержат активную сульфокислотную и фенольные группы, способные образовать соли с металлическими ионами. Если катионы находятся в смоле, то можно пытаться разделить катионы ввиду разности в отношении констант равновесия для реакций между двумя или более катионами и смолой и катионами и связующим агентом. Например, было проделано разделение празеодима и неодима в количествах, исчисляющихся граммами. Эти редкие земли обычно разделяются трудоемким процессом фракционной кристаллизации, который продолжается неделями. Употребляя ионно-обменные смолы, удалось из смеси, содержащей равное количество и N(1" получить 22% спектроскопически чистого N(1 " и 50% N(1 " " с чистотой более 98% после одного прохождения через шестифутовую колонну в течение 3—4 дней. Эти смолы лучше работают при отделении ничтожных количеств элемента. Необходимого дальнейшее изучение вопроса об их применении. [c.325]

При пропускании через катионит кислоты реакции будут протекать справа налево, катионит перейдет в Н-форму. Этот процесс называется регенерацией. После регенерации через катионит можно пропускать воду, содержащую ионы натрия, кальция и др. При этом катионит постепенно переходит в соответствующую натриевую, кальциевую форму. Аналогично анионит может находиться в ОН-, хлор,- сульфат-форме. Переход из одной формы в другую сопровождаетсяЪсвобождением эквивалентного количества соответствующих ионов. Для более или менее полного насыщения ионита должен быть избыток ионов. Степень насыщения, т. е. положение равновесия, характеризуется константой равновесия (константой обмена), зависящей от природы ионита, температуры и др. [c.133]

Ускорению ионного обмена способствует, повышение скорости движения очищаемой жидкости через ионообменную загрузку и температуры жидкости. На скорости процесса отражаются также строение ионита, природа ионогенных групп и обменивающихся ионов. Так, при использовании сульфосмол КУ-2 равновесие достигается практически за несколько минут, а для карбоксильных катионитов время достижения равновесия гораздо больше. Малая скорость обмена на карбоксильных катионитах объясняется малой степенью диссоциации карбоксильных групп, особенно в водородной форме. [c.106]

Методика ионного обмена. Простейшим методом ионного обмена является разделение в колонках. В зависимости от масщтаба колонкой может служить бюретка либо цилиндрический сосуд диаметром до метра и высотой до 10 метров. Колонка имеет ложное днище. Рассмотрим простейший случай в растворе электролита ВУ ионы В должны быть полностью заменены противоионами А. Для этого наиболее пригоден ионит, заряженный противоионами А (А — форма). Если раствор и ионит привести к взаимному соприкосновению до установления равновесия (статический метод), то, после того как закончится обмен, раствор будет содержать большее или меньшее количество ионов В в зависимости от состояния равновесия и количественного соотношения между ионитом и раствором. Чтобы ионы В удалить из раствора до содержания следов, необходимо иметь очень большой избыток ионообменного материала или многократно повторять обмен со свежегенерированным ионитом [c.24]

Равновесная концентрация в ионите меньше полной обменной емкости, когда обратная реакция ионного обмена считается полностью подавленной. На равновесную коБщентрацию влияют все факторы, определяющие химическое равновесие реакции ионного обмена, включая величину pH и температуру. [c.211]

Для случая обмена равнозарядных ионов уравнение изотермы принимает вид уравнения (20.44) при г = Форма изотермы ионного обмена в соответствии с уравнением (20.44) определяется величиной константы равновесия. [c.212]

В расплавленных солях в отличие от водных и неводных растворов, помимо равновесного обмена ионами, наблюдается также равновесие в результате восстановления мeVaллoм ионов высшей валентности 7Ие + до низшей валентности (растворение ме- [c.153]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...