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:
●  甲酸钠生产工艺及用途
化学词典为您介绍甲酸钠的生产工艺及用途,在介绍甲酸钠生产工艺和用途之前,首先要对什么是甲酸钠有一定的认识。甲酸钠具有甲酸气味,易溶于水和甘油,微溶于乙醇。常温下是白色或淡黄色结晶固体,略有潮解性,需要注意的是具有毒性。 甲酸钠生产工艺 新戊二醇副产法 一种是传统生产新戊二醇的歧化工艺生产的。 优点:含新戊二醇高。由于价格低,颜色黑,大部分厂家提完新戊二醇后生产甲酸。......
●  水处理杀菌剂化学成分及作用机理是什么
化学词典告诉你水处理杀菌剂化学成分及作用机理。水处理杀菌剂又称杀菌灭藻剂、污泥剥离剂或抗污泥剂。杀菌剂,看名字就会看出它的作用。杀菌剂主要是消灭细菌、微生物等有害细菌的一种药剂。在国际上,通常是作为防治各类病原微生物的药剂总称。杀菌剂不会产生像溴、碘、过氧化物或过乙酸等药品对系统造成的隐患。 水处理杀菌剂化学成分1、异噻唑啉酮异噻唑啉酮主要由5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CMI......
●  《自然》中国科学家在钙钛矿发光二极管领域取得新突破
元素百科为您介绍中国科学家在钙钛矿发光二极管领域取得新突破。记者13日从南京工业大学获悉,中国科学院院士黄维和该校王建浦教授团队将钙钛矿发光二极管(LED)外量子效率提高到20.7%,较国际同行提升近一半,成果近日在国际学术刊物《自然》正刊发表。 据研究主要完成人、南京工业大学先进材料研究院常务副院长王建浦介绍,目前平面结构的LED,尤其是有机发光二极管(OLED)的发光效率还比较低。为......

您确定要从购物车中移除吗???