化工资讯
当前位置:元素商城  >  化工资讯网  >   化工热点资讯   >  什么是离子交换,原理是什么
什么是离子交换,原理是什么
2017-04-20 09:17:47来源:元素商城

化学词典告诉你什么是离子交换以及离子交换的原理。目前离子交换主要用于水处理(软化和纯化);溶液(如糖液)的精制和脱色;从矿物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回收贵金属等。

 什么是离子交换,原理是什么.jpg

什么是离子交换

借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的,是一种属于传质分离过程的单元操作。离子交换是可逆的等当量交换反应。

离子交换的原理

平衡

有两种理论可用于研究交换过程的选择性:

① 多相化学反应理论假定离子A1与A2之间有如下的交换反应:

式中Z1和Z2分别为离子A1和A2的化合价;A1和A2表示存在于溶液相中的离子;凴1和凴2表示存在于树脂相中的离子。以离子浓度C代替活度,依据质量作用定律,可得出离子交换平衡常数为: 式中C1、C2、叿1和叿2分别为A1、A2、凴1和凴2的离子浓度。此常数又称选择性系数。

②膜平衡理论 认为树脂表面相当于半透膜, 所交换的离子能自由通过;而连接在树脂骨架上的离子不能通过。按照F.G.唐南膜平衡原理,可得出格雷戈尔公式:

式中R为摩尔气体常数;T为绝对温度;α1、α2、ā1和ā2分别为离子A1、A2、凴1和凴2的活度;π为渗透压;堸为位于树脂相的离子的偏摩尔体积。由上式可以看出,化合价较高、体积较小(即水化半径较小)的离子,将优先与树脂结合。因此,溶液中各种离子的化合价及体积相差越大,离子交换过程的选择性越高。

动力学

离子交换是一种液固相反应过程,必然涉及物质在液相和固相中的扩散过程。在常温下,交换反应的速度很快,不是控制因素。如果进行交换的离子在液相中的扩散速度较慢,称为外扩散控制,如果在固相中的扩散较慢,则称为内扩散控制。

早期的研究系从斐克定律(见分子扩散)出发,所导出的速率方程式只适用于同位素离子的交换。实际上,离子交换过程至少有两种离子反向扩散。如果它们的扩散速率不等,就会产生电场,此电场必对离子的扩散产生影响。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:

式中N为物质通量;D为扩散系数;F为法拉第常数;φ为电极电位。

您可能感兴趣的中国化工网栏目: 化学试剂化学元素化学元素周期表CAS查询
元素商城微信公众号
「一个有逼格的公众号」
相关标签: 试剂化工中间体  
相关专题: 化学试剂
相关阅读:
●  《德国应用化学》科学家研制出长寿命廉价电解水催化剂
近日,中科院大连化物所韩洪宪研究员和李灿院士团队与日本理化学研究所合作,研发出一种可在强酸条件下长寿命电催化分解水的廉价电催化剂,有望在大规模可再生能源制氢技术中应用。 将太阳能转化为俗称“液态阳光”的“太阳燃料”,是应对未来化石燃料枯竭和气候变化的重要可再生能源策略。近年来,太阳能等可再生能源发电逐步成为大规模发电技术。利用光伏发电驱动电解水(PV-E)制氢,是目前最有希望的大规模利用......
●  碘钟反应原理以及反应方程式
化学词典告诉你钟反应原理以及反应的方程式,碘钟反应是一种化学振荡反应,其体现了化学动力学的原理。这是利用一个快速反应 (或一系列快速反应组合),以讯号(通常用颜色指示剂) 来显示某一特别量之反应物 (在此为 S2O32-) 已消耗完毕。此类反应与生命钟相似,故称为“碘钟反应”也叫“碘钟实验”。 碘钟反应原理碘钟反应是一种化学振荡反应,其体现了化学动力学的原理。它于1886年被瑞士化学家H......
●  2017年化学原料和制品制造业投资下降4%
元素百科为您介绍2017年化学原料和制品制造业投资下降4%。国家统计局18日发布的数据显示,2017年,全国固定资产投资631684亿元,比上年增长7.2%。其中,化学原料和化学制品制造业投资13903亿元,同比下降4%。 分产业看,第一产业投资20892亿元,比上年增长11.8%,增速比1-11月份提高0.4个百分点;第二产业投资235751亿元,增长3.2%,增速提高0.6个百分点;......

您确定要从购物车中移除吗???