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:
●  亚硝酸钠的化学性质和应用
化学词典为您介绍:亚硝酸钠的化学性质和应用。亚硝酸钠是白色至浅黄色粒状、棒状或粉末,有吸湿性,加热至320℃以上分解,在空气中慢慢氧化为硝酸钠。亚硝酸钠遇弱酸分解放出棕色三氧化二氮气体,溶于1.5份冷水、0.6份沸水,微溶于乙醇。亚硝酸钠水溶液呈碱性,pH约9。相对密度2.17。熔点271℃。 亚硝酸钠的化学性质 亚硝酸钠属强氧化剂又有还原性,在空气中会逐渐氧化,表面则变为硝酸钠,也能......
●  多聚甲醛是什么?它的性质、作用和合成方法介绍
元素百科资讯频道:本文简单介绍了多聚甲醛是什么,它的性质、作用和合成方法。 多聚甲醛是什么 低聚合度多聚甲醛代替普通工业甲醛水溶液,在合成农药、合成树脂、涂料及制取熏蒸消毒剂等多种多样的甲醛下游产品中,既可减少脱水的能耗,又可大大减少废水处理量,这是一项利国利民绿色环保工程。低聚合度多聚甲醛因其较工业甲醛有效成分高,是固体颗粒,有利于化工、制药等化学合成及其他工业领域的应用,特别是在要......
●  最近全球化工行业很“受伤”
元素百科为您介绍最近全球化工行业很“受伤”。近日,由于担心中东冲突升级以及伊朗石油供应减少,布伦特原油期货价格推高至每桶80美元。 石脑油价格与原油价格紧密相关,随着原油价格上涨,石脑油价格将开始上涨。这就会使以石脑油为原料的石化生产商,主要是欧洲和部分亚洲裂解运营商的乙烯生产成本上升,利润下降。 据了解,当初美国凭借丰富且廉价的页岩气优势吸引了许多投资,陆续在美建设乙烯和相关衍生物项目......

您确定要从购物车中移除吗???