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:
●  氨基蝶呤治疗原理是什么,需要注意什么
元素百科为您介绍氨基蝶呤治疗原理以及注意事项。氨基蝶呤(4-aminofolic acid)黄色固体,分子式为C19H20N8O5,分子量为440.41300,密度为1.588g/cm3,熔点为228-235 °C(dec.),折射率为1.761。 氨基蝶呤治疗原理系叶酸的衍生物,也是其代谢的抑制剂。在许多生长体系中显示生长抑制作用,但直接的抑制部位或许是二氢叶酸还原酶,因此推断它可抑制......
●  醋酸异丙酯的合成方法及用途
化学词典告诉你醋酸异丙酯的合成方法及用途。醋酸异丙酯被吸入、摄入或经皮肤吸收后对身体有害。对眼睛、皮肤和粘膜有刺激作用。吸入后,可引起喉、支气管炎症、痉挛,化学性肺炎、肺水肿等。工作场所禁止吸烟、进食和饮水,饭前要洗手。工作完毕,淋浴更衣,保持良好的卫生习惯。 醋酸异丙酯的合成方法将醋酸、异丙醇和浓硫酸加入搪瓷釜,搅拌下加热回流10h以上,降温后用碳酸氢钠或碳酸钠饱和溶液中和至pH值7~......
●  国内甲基丙烯酸价格或有持续攀涨可能
元素百科为您介绍国内甲基丙烯酸价格或有持续攀涨可能。近段时间来,我国国内甲基丙烯酸整体市场供应面持续偏紧,国内各大主流交易市场,对于甲基丙烯酸产品都呈现急剧缺货状态。市场价格随即大幅积极攀涨,九月中旬国内甲基丙烯酸市场价格较九月月初市场价格上涨2000元/吨,且整体供应面异常偏紧。截止目前为止国内品牌甲基丙烯酸部分合约价格已经到达25500-26000元/吨,进口甲基丙烯酸货源部分合约价格已到达2......

您确定要从购物车中移除吗???