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:
●  1,4-二氧六环的合成方法及用途
元素百科为您介绍1,4-二氧六环的合成方法及用途。1,4-二氧六环(1,4-dioxane),分子式C4H8O2,分子量88.11,无色液体。稍有香味。密度1.0329,折射率1.4175。熔点11℃。沸点101.1℃。与水和许多有机溶剂混溶。由乙二醇和浓磷酸共同蒸馏脱水而制得。是醋酸纤维素、树脂、植物油、矿物油、油溶染料等的溶剂,也用于制喷漆、清漆、增塑剂、润湿剂等。 1,4-二氧六环......
●  硫酸汞是剧毒化学品吗
化学词典告诉你硫酸汞是否是剧毒化学品,硫酸汞的化学式为HgSO4,是一种白色晶体,有毒。密度6.47g/cm。与少量水形成一水物。与大量水(特别是在加热情况下)分解形成碱式盐和硫酸。溶于酸,不溶于乙醇。用于制甘汞、升汞和蓄电池组,并用作乙炔水化成乙醛的催化剂等。由汞或氧化汞与硫酸作用而制得。 硫酸汞的用途在溴化不饱和键滴定法(brominating unsaturated bond de......
●  大化所为二氧化碳转化为高值化学品提供新思路
元素百科为您介绍大化所为二氧化碳转化为高值化学品提供新思路。近日,中科院大连化物所孙剑和葛庆杰研究团队在CO2催化转化领域取得新进展,通过设计一种多助剂共存的铁基催化剂,实现了CO2加氢高选择性制取线性-烯烃。 化石能源的大量消耗使温室气体CO2的排放量急剧增加,引起全球气候变暖等日益严峻的环境问题。若能利用CO2为原料,将其直接转化为高附加值的化学品,不仅可实现碳减排,还可减轻对煤、石......

您确定要从购物车中移除吗???