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:
●  贝诺酯的合成路线及改进方法
化学词典为您介绍贝诺酯的合成路线及改进方法,贝诺酯(Benorilate)又名扑炎痛、解热安、苯乐安。化学名:2-(乙酰氧基)苯甲酸4’-(乙酰胺基)苯酯。 贝诺酯的合成路线   本文主要介绍了3种合成贝诺酯的路线,如下所示: 1. 以阿司匹林为原料直接合成法,直接在特定的溶剂与条件下与对酰氨基酚酯化,生成贝诺酯,主要是利用了一些特殊的缩合......
●  水解反应与消去反应有什么区别,水解反应是取代反应吗
化学词典告诉你水解反应与消去反应的区别以及水解反应是否是取代反应。在有机化学中,所谓水解反应是中和或酯化反应的逆反应。大多数有机化合物的水解,仅用水是很难顺利进行的,一般在碱性或酸性条件下。 水解反应与消去反应有什么区别消去反应:消去反应是指在一定条件下,有机物脱去小分子生成分子中含有双键的不饱和有机物的反应。通俗来讲,消去反应分为两种,一种是含有羟基的物质,羟基和相邻碳原子上的氢,在浓......
●  四甲基哌啶氧化物是什么及其应用
化学词典告诉你四甲基哌啶氧化物是什么以及四甲基哌啶氧化物的应用,四甲基哌啶氧化物是一种非常有效的氧化催化剂,能将伯醇氧化为醛、仲醇氧化为酮,同时它具有捕获自由基、猝灭单线态氧和选择性氧化等功能。 四甲基哌啶氧化物是什么 四甲基哌啶氧化物,缩写为TEMPO,是一种哌啶类的氮氧自由基。为橘红色易升华结晶或液体,易溶于水、乙醇和苯等溶剂,有毒,具腐蚀性,可经皮肤吸收,有强烈刺激性。其具......

您确定要从购物车中移除吗???