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:
●  甲烷对人体有什么伤害,有什么急救措施
化学词典告诉你甲烷对人体有什么伤害以及它的急救措施有哪些。甲烷在自然界的分布很广,甲烷是最简单的有机物,是天然气,沼气,坑气等的主要成分,俗称瓦斯。也是含碳量最小(含氢量最大)的烃,也是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分。它可用来作为燃料及制造氢气、炭黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。 甲烷对人体有什么伤害甲烷对人基本无毒,但浓度过高时,使空气中氧含量明显降低,使人窒......
●  没掌握这些,气相色谱就白用了
气相色谱是实验室的最要设备之一,应用范围广,作用大,是实验分析工作者的好帮手。气相色谱的应用领域有很多,如石油,化工,医疗,环境,卫生等等。我们首先来看看气相色谱的特点是什么。 气相色谱的特点1、高灵敏度:可检出10-13 克的物质,可作超纯气体、高分子单体的痕迹量杂质分析和空气中微量毒物的分析。 2、高选择性:可有效地分离性质极为相近的各种同分异构体和各种同位素。 ......
●  氢氧化钾标准溶液的配制与标定
化学词典为您介绍氢氧化钾标准溶液的配制方法以及标定的内容,氢氧化钾具有强碱性及腐蚀性。0.1mol/L氢氧化钾溶液的pH为13.5。氢氧化钾是一种白色斜方结晶,工业品为白色或淡灰色的块状或棒状。 氢氧化钾标准溶液配制浓度: C(KOH)=0.5mol/L   C(KOH)=0.1mol/L  C(KOH)=0.05mol/L  ......

您确定要从购物车中移除吗???