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:
●  我国生物医药通过专项实我国生物医药通过专项实施 有望实现弯道超车施 有望实现弯道超车
元素百科为您介绍我国生物医药通过专项实施,有望实现弯道超车。生物医药产业是战略性新兴产业,具有科技含量高、附加值高、能源消耗少、知识密集等特点,既符合工业高质量发展的要求,也能满足人民群众生活水平提高后的多样化需要,市场前景十分广阔。近日国家发展改革委、工业和信息化部、国家卫生健康委、国家药品监督管理局发布通知,拟于“十三五”期间组织实施生物医药合同研发和生产服务平台建设专项,有效支撑创新药研发和......
●  环氧氯丙烷连续上涨 高位坚挺成定局
元素百科为您介绍环氧氯丙烷连续上涨,高位坚挺成定局。下半年的环氧氯丙烷市场一路高歌,从7月份的7500元/吨上涨到8月份的9400元/吨、9月份的10900元/吨,再到目前的13200元/吨,累计涨幅达到76%,7月中旬开始,环氧氯丙烷市场开启了长达3个多月的上涨模式。仅10月份,市场累计涨幅就达2200元。供货紧张,是此次市场持续上行的重要原因之一。 目前环氧氯丙烷工厂整体开工率50.......
●  碳酸氢钠是什么?碳酸氢钠电离方程式
碳酸氢钠是什么?碳酸氢钠电离方程式是什么?根据化学词典的介绍,碳酸氢钠的CAS号是:144-55-8,英文名是:Sodium Bicarbonate,别名是:小苏打;重碳酸钠;酸式碳酸钠,化学式是:NaHCO₃,分子量是:84.01。碳酸氢钠是白色粉末或单斜晶结晶性粉末。 碳酸氢钠是什么? 碳酸氢钠(NaHCO₃)(Sodium Bicarbonate),俗称小苏打。白色细小晶体,在水......

您确定要从购物车中移除吗???