Layunin- upang matukoy ang isa sa mga pangunahing pisikal at kemikal na katangian ng ion exchanger - ang kabuuang dynamic exchange capacity (PDEC).
Kakanyahan ng trabaho. Pinakamataas na halaga ng mga ion na maaaring makuha ng isang ion exchanger ay tumutukoy sa kabuuang kapasidad ng pagpapalitan nito. Ito ay tumutugma sa konsentrasyon ng mga ionogenic na grupo. Ang kapasidad ay ipinahayag bilang ang bilang ng mga millimol na katumbas ng ipinagpapalit na ion sa bawat 1 g ng tuyo (mmol equiv/g) o 1 ml ng namamaga na ion exchanger (mmol equiv/ml) sa mga pH value na tumutugma sa buong ionization nito. Ang pagpapasiya ng kapasidad ng mga exchanger ng ion ay isinasagawa sa static o dynamic na mga kondisyon (sa isang haligi ng ion-exchange).
Ang kapasidad ng mga palitan ng ion sa ilalim ng mga dynamic na kondisyon ay tinutukoy mula sa mga curve ng output na itinayo sa mga coordinate na "Konsentrasyon ng ipinagpapalit na ion sa labasan ng haligi - eluate volume". Ginagamit ang mga ito upang mahanap ang buong dynamic exchange capacity (PDOE) at ang dynamic exchange capacity to breakthrough (DOE), na nagpapakita ng dami ng mga na-absorb na ion hanggang sa lumitaw ang mga ito sa eluate (breakthrough).
Sa gawaing laboratoryo, kinakailangan upang matukoy ang PDOE ng strongly acidic cation exchanger KU-2 para sa tanso (II). Upang gawin ito, isang solusyon ng CuSO 4 tuloy-tuloy dumaan sa isang column na puno ng KU-2 cation exchanger sa H + -form, at ang mga hiwalay na bahagi ng outflowing solution ay kinokolekta ( eluate) sa volumetric flasks para sa kasunod na pagpapasiya ng konsentrasyon ng Cu 2+ sa bawat isa sa kanila.
Kapag ang isang solusyon ng CuSO 4 ay dumaan sa layer ng ion exchanger, ang reaksyon ng pagpapalitan ng ion ay nagpapatuloy:
2 R–SO 3 H + CuSO 4 Û (R–SO 3) 2 Cu + H 2 SO 4.
Sa mga unang bahagi ng eluate, ang mga Cu 2+ ions ay dapat na wala, dahil ang layer ng ion exchanger ay unti-unting magiging puspos ng mga ion na ito habang dumadaan ang solusyon. Pagkatapos ay dumating madulas Ang mga Cu 2+ ions sa eluate, pagkatapos kung saan ang Cu 2+ na konsentrasyon sa labasan ng haligi ay tataas hanggang sa ito ay katumbas ng konsentrasyon ng Cu 2+ sa pumapasok na haligi, na nagpapahiwatig buong saturation ionite layer.
Ang pagsusuri ng eluate para sa nilalaman ng mga Cu 2+ ions ay isinasagawa sa photometrically. Ang kahulugan ay batay sa pagbuo ng tanso (II) ammonia, na may matinding asul na kulay:
Cu 2+ + 4NH 3 ↔ 2+.
Ang maximum na pagsipsip ng liwanag ng tambalang ito ay tumutugma sa λ = 620 nm. Ang calibration curve method ay ginagamit upang mahanap ang hindi kilalang konsentrasyon.
Kagamitan, kagamitan, reagents: haligi na may KU-2 sulfocationite sa anyong hydrogen; photoelectric colorimeter; cuvettes ( l= 3 cm); isang Mariotte flask para sa pare-parehong supply ng solusyon sa column; baso; volumetric flasks na may kapasidad na 25.0 ml (3 pcs.) at 50.0 ml (6 pcs.); nagtapos na mga pipette; pagsukat ng silindro na may kapasidad na 25 ml, 0.1 N. karaniwang solusyon CuSO 4 ; 3 n. HCl solusyon; reagents para sa pagtuklas ng Cu 2+; 5% may tubig na solusyon sa NH 3; unibersal na papel na tagapagpahiwatig.
Pagkumpleto ng gawain
1. Paghahanda ng ion exchanger para sa trabaho. Sa trabaho, ang isang pre-prepared column na may cation exchanger ay ginagamit, ang bigat nito ay dapat na linawin sa guro.
Una sa lahat, kinakailangang i-convert ang cation exchanger sa hydrogen form. Upang gawin ito, 80-100 ml ng 3N hydrochloric acid ang ipinapasa sa haligi. HCl solution, sinusuri ang filtrate para sa nilalaman ng Cu (II). Bilang analytical reagents para sa pagtuklas ng tanso (II), maaari kang gumamit ng solusyon ng NaOH o KOH ( isang asul na namuo ay nabuo Cu (OH) 2), isang may tubig na solusyon ng NH 3 ( masinsinang nabuo ang isang ammonia complex ng tanso (II). ng kulay asul ) at iba pa.
Sa kawalan ng Cu (II) cations sa filtrate, ang cation exchanger sa column ay hugasan ng distilled water hanggang neutral. Sa form na ito, ang ion exchanger ay itinuturing na handa para sa trabaho.
2. Nagsasagawa ng pagpapalitan ng ion sa ilalim ng mga dynamic na kondisyon. Ang isang solusyon ng CuSO 4 ay ibinuhos sa isang Mariotte flask na nakakabit sa tuktok ng column. Pagkatapos ay sinimulan nilang ipasa ito sa isang layer ng cationite, pinapanatili ang isang pare-pareho (~ 1 ml/min) na rate ng pagsasala at inaayos ito sa labasan gamit ang isang screw clamp. Kapag nagsasagawa ng trabaho, kinakailangan upang matiyak na ang antas ng solusyon sa haligi ay pinananatiling pare-pareho. Ang filtrate ay nakolekta sa magkahiwalay na mga bahagi sa volumetric flasks na may kapasidad na 25.0 ml, at sa bawat isa sa kanila ang konsentrasyon ng Cu (II) ay tinutukoy ( tingnan sa ibaba).
Ang pagpasa ng solusyon ng CuSO 4 sa pamamagitan ng cation exchanger ay huminto kapag ang nilalaman ng saturating Cu (II) ion sa huling dalawang sample ay nananatiling pare-pareho.
3. Pagsasagawa ng pagsusuri.
§ Pagbuo ng isang calibration graph. Mga Aliquot ng karaniwang 0.1 N. Ang CuSO 4 solution (1.00; 2.50; 4.00; 5.00; 6.00 ml) ay inilalagay sa volumetric flasks na may kapasidad na 50.0 ml, 25 ml ng 5% ammonia solution at distilled ay idinagdag sa bawat flask water sa marka. Sa isang volumetric flask na may parehong kapasidad, maghanda ng isang reference na solusyon na naglalaman ng 25 ml ng ammonia solution.
Sukatin ang pagsipsip ng liwanag ( PERO) isa sa mga inihandang solusyon sa isang cuvette na may kapal ng layer na 3 cm kasama ang lahat ng mga filter at ayon sa pagtitiwala A = f(λ) isagawa ang pagpili ng filter.
Pagkatapos ay sukatin ang light absorption ng lahat ng reference na solusyon gamit ang napiling light filter. Ang mga resulta ng pagsukat ay pinoproseso ng pamamaraan hindi bababa sa mga parisukat, mas mabuti gamit ang isang PC, at bumuo kurba ng pagkakalibrate sa mga coordinate A – MULA SA, mmol equiv/ml.
§ Pagsusuri ng filtrate. Ang bawat nakolektang bahagi ng eluate (25.0 ml) ay quantitatively inilipat sa isang volumetric flask na may kapasidad na 50.0 ml at diluted sa marka na may 5% ammonia solution. Ang liwanag na pagsipsip ay sinusukat na may kaugnayan sa reference na solusyon at ang konsentrasyon ng Cu (II) sa solusyon ay matatagpuan mula sa calibration curve.
Kung ang sinusukat na halaga A≥ 0.6, pagkatapos ay isang aliquot ng solusyon na ito (10.0 ml) ay inilalagay sa isang volumetric flask na may kapasidad na 50.0 ml, 20 ml ng isang 5% NH 4 OH na solusyon ay idinagdag at diluted na may distilled water hanggang sa marka. Ang resultang solusyon ay photometered. Kapag kinakalkula ang konsentrasyon ng tanso (II) sa bawat bahagi ng eluate, kinakailangang isaalang-alang ang pagbabanto na isinagawa.
4. Pagproseso ng natanggap na data.
4.1. Pagkalkula ng PDOE:
sa pamamagitan ng sinusukat na halaga ng light absorption ( PERO) ang bawat isa sa mga solusyon ay tumutukoy sa konsentrasyon ng mga Cu (II) ion gamit ang isang graph ng pagkakalibrate;
· ayon sa batas ng mga katumbas, ang konsentrasyon ng mga Cu (II) ion ay kinakalkula sa lahat ng bahagi ng eluate (25 ml), na isinasaalang-alang ang lahat ng naunang ginawang dilution;
· kalkulahin dami ng kemikal Cu (II) ions (mmol equiv) in kabuuang volume nakaligtaan solusyon ayon sa formula
saan V(Cu 2+) = 25 ml - ang dami ng isang bahagi ng eluate; p- ang bilang ng mga servings.
Kalkulahin ang kemikal na dami ng Cu (II) ions (mmol equiv) sa lahat ng bahagi ng eluate ayon sa formula
saan C i(1/2 Cu 2+) - konsentrasyon ng tanso sa i-ika bahagi ng eluate.
Sa pamamagitan ng pagkakaiba, hanapin ang bilang ng mga katumbas ng mmol ng Cu (II) na hinihigop ng ion exchanger:
Ang halaga ng dynamic exchange capacity ng ion exchanger (PDOE) ay kinakalkula ng formula
Sa ilang mga kaso, sa pagtuturo ng guro, bilang karagdagan, ang DOE ay kinakalkula.
4.2. Pagbuo ng output curve. Batay sa data na nakuha, ang isang output curve ay binuo, na inilalagay ang dami ng eluate (ml) mula sa simula ng eksperimento sa abscissa axis, at ang konsentrasyon ng tanso (II) sa bawat bahagi ng eluate (mmol equiv/l ) kasama ang ordinate axis.
Ang isang makabuluhang bilang ng mga proseso na nagaganap sa kalikasan at isinasagawa sa pagsasanay ay mga proseso ng pagpapalit ng ion. Pagpapalit ng ion sumasailalim sa paglipat ng mga elemento sa mga lupa at organismo ng mga hayop at halaman. Sa industriya, ginagamit ito para sa paghihiwalay at paggawa ng mga sangkap, desalination ng tubig, paggamot ng wastewater, konsentrasyon ng mga solusyon, atbp. Ang pagpapalitan ng ion ay maaaring mangyari pareho sa isang homogenous na solusyon at sa isang heterogenous na sistema. AT kasong ito sa ilalim pagpapalitan ng ion maunawaan ang heterogenous na proseso kung saan ang isang palitan ay nagaganap sa pagitan ng mga ion sa solusyon at sa isang solidong yugto na tinatawag ion exchanger o ion exchanger. Ang ion exchanger ay sumisipsip ng mga ion mula sa solusyon at bilang kapalit ay ibinibigay ang mga ion na bahagi ng istraktura nito sa solusyon.
3.5.1. Pag-uuri at physico-kemikal na katangian ng mga palitan ng ion
Ion exchange sorbents, ion exchangers ay polyelectrolytes na binubuo ng matrice- hindi kumikibo na mga grupo ng mga atom o molekula (mga high-molecular chain) na may aktibo mga ionogenic na grupo mga atom na nagbibigay ng kapasidad ng pagpapalitan ng ion nito. Ang mga pangkat ng Ionic, sa turn, ay binubuo ng mga immobile na ion na nakagapos sa matrix sa pamamagitan ng pwersa pakikipag-ugnayan ng kemikal, at ang kanilang katumbas na bilang ng mga mobile ions na may kabaligtaran na singil - mga counterion. Ang mga counterion ay nakakagalaw sa ilalim ng pagkilos ng isang gradient ng konsentrasyon at maaaring palitan ng mga ion mula sa isang solusyon na may parehong singil. Sa system ion exchanger - electrolyte solution, kasama ang pamamahagi ng pagpapalitan ng mga ions, mayroon ding muling pamamahagi sa pagitan ng mga phase na ito ng mga solvent molecule. Kasama ang solvent, isang tiyak na halaga ng coions(mga ion ng parehong pangalan na namamahala sa mga nakapirming). Dahil ang elektrikal na neutralidad ng sistema ay napanatili, kasama ang mga coion, isang karagdagang halaga ng mga counterion, katumbas ng mga ito, ay pumasa sa ion exchanger.
Depende sa kung aling mga ions ang mobile, ang mga exchanger ng ion ay nahahati sa mga cation exchanger at anion exchanger.
Mga cation exchanger naglalaman ng mga immobile anion at exchange cations, ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng acidic properties - isang mobile hydrogen o metal ion. Halimbawa, ang cation exchanger R / SO 3 - H + (narito ang R ay isang structural base na may nakapirming functional group na SO 3 - at counterion H +). Ayon sa uri ng mga cation na nakapaloob sa cation exchanger, ito ay tinatawag na H-cation exchanger, kung ang lahat ng mga mobile cations nito ay kinakatawan lamang ng hydrogen, o Na-cation exchanger, Ca-cation exchanger, atbp. Ang mga ito ay tinutukoy ng RH, RNa, R 2 Ca, kung saan ang R ay ang frame na may nakapirming bahagi ng aktibong grupo ng cation exchanger. Ang mga cation exchanger na may mga fixed functional group -SO 3 -, -PO 3 2-, -COO -, -AsO 3 2-, atbp. ay malawakang ginagamit.
mga palitan ng anion naglalaman ng mga immobile cations at exchange anion, ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga pangunahing katangian - isang mobile hydroxide ion o isang ion ng isang acid residue. Halimbawa, anion exchanger R / N (CH 3) 3 + OH -, na may functional group-N(CH 3) 3 + at counterion OH - . Ang anion exchanger ay maaaring iba't ibang anyo, tulad ng cation exchanger: OH-anion exchanger o ROH, SO 4 - anion exchanger o RSO 4, kung saan ang R ay isang frame na may nakapirming bahagi ng aktibong grupo ng anion exchanger. Ang pinakakaraniwang ginagamit na anion exchanger na may mga nakapirming grupo - +, - +, NH 3 +, NH +, atbp.
Depende sa antas ng dissociation ng aktibong grupo ng cation exchanger, at naaayon sa kakayahang ion exchange, ang mga cation exchanger ay nahahati sa malakas na acidic at mahina acidic. Kaya, ang aktibong pangkat -SO 3 H ay ganap na nahiwalay, samakatuwid, ang pagpapalitan ng ion ay posible sa isang malawak na hanay ng pH, ang mga cation exchanger na naglalaman ng mga grupo ng sulfo ay inuri bilang malakas na acidic. Ang katamtamang lakas ng cation exchanger ay kinabibilangan ng mga resin na may mga grupo ng phosphoric acid. Bukod dito, para sa mga grupong dibasic na may kakayahang mag-stepwise dissociation, isa lamang sa mga grupo ang may mga katangian ng isang acid ng katamtamang lakas, ang pangalawa ay kumikilos bilang mahinang asido. Dahil ang grupong ito ay halos hindi naghihiwalay sa isang malakas na acidic na medium, samakatuwid ay nararapat na gamitin ang mga ion exchanger na ito sa bahagyang acidic o alkaline na media, sa pH4. Ang mahinang acidic cation exchanger ay naglalaman ng mga carboxyl group, na maliit na dissociated kahit na sa mahina acidic na solusyon, ang kanilang operating range sa pH5. Mayroon ding mga bifunctional na cation exchanger na naglalaman ng parehong sulfo group at carboxyl group o sulfo at phenol group. Ang mga resin na ito ay gumagana sa malakas na acidic na mga solusyon, at sa mataas na alkalinity ay matalas nilang pinatataas ang kanilang kapasidad.
Katulad ng mga cation exchanger, ang mga anion exchange ay nahahati sa mataas na basic at mababang basic. Ang mga highly basic na anion exchanger ay naglalaman ng well-dissociated quaternary ammonium o pyridine base bilang mga aktibong grupo. Ang ganitong mga anion ay may kakayahang makipagpalitan ng mga anion hindi lamang sa acidic, kundi pati na rin sa mga solusyon sa alkalina. Ang katamtaman at mababang pangunahing anion resin ay naglalaman ng pangunahin, pangalawa at tertiary na mga grupo ng amino, na mahina ang mga base, ang kanilang operating range sa pH89.
Ginagamit din ang mga amphoteric ion exchanger - ampholytes, na kinabibilangan ng mga functional na grupo na may mga katangian ng parehong mga acid at base, halimbawa, mga grupo ng mga organic na acid na pinagsama sa mga amino group. Ang ilang mga palitan ng ion, bilang karagdagan sa mga katangian ng pagpapalit ng ion, ay may mga katangian ng kumplikado o redox. Halimbawa, ang mga ion exchanger na naglalaman ng mga ionogenic amino group ay nagbibigay ng mga complex na may mabibigat na metal, ang pagbuo nito ay nangyayari nang sabay-sabay sa ion exchange. Ang pagpapalitan ng Ion ay maaaring sinamahan ng kumplikado sa likidong bahagi, sa pamamagitan ng pagsasaayos ng halaga ng pH nito, na nagpapahintulot sa paghihiwalay ng mga ion. Ang mga electron-ion exchanger ay ginagamit sa hydrometallurgy para sa oksihenasyon o pagbabawas ng mga ion sa mga solusyon sa kanilang sabay-sabay na pagsipsip mula sa mga dilute na solusyon.
Ang proseso ng desorption ng isang ion na hinihigop sa isang ion exchanger ay tinatawag elution, habang ang ion exchanger ay muling nabuo at ito ay inililipat sa paunang anyo. Bilang resulta ng elution ng mga hinihigop na ions, sa kondisyon na ang ion exchanger ay sapat na "na-load", ang eluates ay nakuha na may konsentrasyon ng ion na 100 beses na mas mataas kaysa sa mga unang solusyon.
Ang ilan ay may mga katangian ng pagpapalitan ng ion. likas na materyales: zeolites, wood, cellulose, sulfonated coal, peat, atbp., gayunpaman, halos hindi sila ginagamit para sa mga praktikal na layunin, dahil wala silang sapat na mataas na kapasidad ng palitan, katatagan sa ginagamot na media. Ang pinaka-kalat na kalat ay mga organic na ion exchangers - synthetic ion-exchange resins, na mga solidong high-molecular polymer compound, na naglalaman ng mga functional group na may kakayahang electrolytic dissociation, samakatuwid sila ay tinatawag na polyelectrolytes. Ang mga ito ay na-synthesize sa pamamagitan ng polycondensation at polymerization ng mga monomer na naglalaman ng mga kinakailangang ionic group, o sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga ionic na grupo sa mga indibidwal na unit ng isang dating synthesized polymer. Ang mga grupo ng polimer ay chemically bonded sa isa't isa, cross-linked sa isang framework, iyon ay, sa isang spatial na tatlong-dimensional na network na tinatawag na isang matrix, sa tulong ng isang sangkap na nakikipag-ugnayan sa kanila - isang watercress agent. Ang divinylbenzene ay kadalasang ginagamit bilang isang crosslinker. Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng dami ng divinylbenzene, posibleng baguhin ang laki ng mga resin cells, na ginagawang posible na makakuha ng mga ion exchanger na piling sumisipsip ng anumang cation o anion dahil sa "sieve effect", ang mga ion na mas malaki kaysa sa laki ng cell ay hindi hinihigop ng dagta. Upang palakihin ang laki ng cell, ginagamit ang mga reagents na may mas malalaking molekula kaysa sa vinylbenzene, halimbawa, mga dimethacrylates ng ethylene glycols at biphenols. Dahil sa paggamit ng telogens, mga sangkap na pumipigil sa pagbuo ng mahabang linear chain, isang mas mataas na pagkamatagusin ng mga exchanger ng ion ay nakamit. Sa mga lugar kung saan nasira ang mga kadena, lumilitaw ang mga pores, dahil dito, ang mga exchanger ng ion ay nakakakuha ng isang mas mobile na frame at mas namamaga kapag nakikipag-ugnay sa may tubig na solusyon. Ang carbon tetrachloride, alkylbenzenes, alcohols, atbp. ay ginagamit bilang telogens. Ang mga resin na nakuha sa ganitong paraan ay may gel istraktura o microporous. Para sa pagkuha macroporous Ang mga ionite sa pinaghalong reaksyon ay nagdaragdag ng mga organikong solvent, na mas mataas na hydrocarbons, tulad ng isooctane, mga alkohol. Ang solvent ay nakuha ng polymerizing mass, at pagkatapos makumpleto ang pagbuo ng framework, ito ay distilled off, na nag-iiwan ng mga pores sa polimer. Malaki. Kaya, ayon sa istraktura, ang mga palitan ng ion ay nahahati sa mga macroporous at gel.
Ang mga macroporous ion exchanger ay may mas mahusay na mga kinetic na katangian ng palitan kumpara sa mga gel, dahil mayroon silang isang binuo na tiyak na ibabaw na 20-130 m 2 /g (hindi katulad ng mga gel, na may ibabaw na 5 m 2 /g) at malalaking pores - 20-100 nm, na nagpapadali sa heterogenous exchange ng mga ions na nagaganap sa ibabaw ng mga pores. Ang halaga ng palitan ay makabuluhang nakasalalay sa porosity ng mga butil, bagaman kadalasan ay hindi ito nakakaapekto sa kanilang kapasidad sa palitan. Kung mas malaki ang volume at laki ng butil, mas mabilis ang panloob na pagsasabog.
Ang mga resin ng pagpapalit ng ion ng gel ay binubuo ng mga homogenous na butil, na sa tuyo na anyo ay walang mga pores at hindi natatagusan ng mga ion at molekula. Sila ay nagiging permeable pagkatapos ng pamamaga sa tubig o may tubig na mga solusyon.
Pamamaga ng mga palitan ng ion
pamamaga tinatawag na proseso ng unti-unting pagtaas sa dami ng ion exchanger na inilagay sa isang likidong solvent, dahil sa pagtagos ng mga solvent molecule nang malalim sa hydrocarbon frame. Ang mas malakas na ang ion exchanger swells, ang mas mabilis pagpapalitan ng ion. Pamamaga nailalarawan pamamaga ng timbang- ang dami ng nasisipsip na tubig sa bawat 1 g ng dry ion exchanger o ratio ng pamamaga- ang ratio ng mga tiyak na volume ng namamagang ion exchanger at tuyo. Kadalasan, ang dami ng dagta sa proseso ng pamamaga ay maaaring tumaas ng 10-15 beses. Ang pamamaga ng mataas na molekular na timbang dagta ay mas malaki ang mas kaunting degree mga cross-link ng mga link na bumubuo nito, iyon ay, hindi gaanong matibay ang macromolecular network nito. Karamihan sa mga karaniwang ion exchanger ay naglalaman ng 6-10% divinylbenzene sa mga copolymer (minsan 20%). Kapag gumagamit ng mga long-chain agent sa halip na divinylbenzene para sa cross-linking, ang mga well-permeable macroreticulated ion exchangers ay nakuha, kung saan ang ion exchange ay nangyayari sa isang mataas na rate. Bilang karagdagan sa istraktura ng matrix, ang pamamaga ng ion exchanger ay apektado ng pagkakaroon ng hydrophilic functional group sa loob nito: ang ion exchanger swells mas, mas hydrophilic group doon. Bilang karagdagan, ang mga palitan ng ion na naglalaman ng mga singly charged na counterion ay bumukol nang mas malakas, kabaligtaran sa dalawang-at tatlong-charged na mga counter. Karamihan sa mga inorganikong ion exchanger ay hindi bumukol sa lahat o halos, bagaman sila ay sumisipsip ng tubig.
Kapasidad ng Ion exchanger
Ang kapasidad ng pagpapalit ng ion ng mga sorbents ay nailalarawan sa pamamagitan ng kanilang kapasidad ng palitan, depende sa bilang ng mga functional na ionogenic group sa bawat unit mass o volume ng ion exchanger. Ito ay ipinahayag sa milliequivalents bawat 1 g ng dry ion exchanger o sa katumbas sa bawat 1 m 3 ng ion exchanger at para sa karamihan ng mga pang-industriyang ion exchanger ay nasa hanay na 2-10 meq / g. Buong kapasidad ng palitan(POE) - ang pinakamataas na bilang ng mga ion na maaaring masipsip ng ion exchanger kapag ito ay puspos. ito pare-pareho para sa isang naibigay na ion exchanger, na maaaring matukoy pareho sa static at dynamic na mga kondisyon.
Sa ilalim ng mga static na kondisyon, sa pakikipag-ugnay sa isang tiyak na dami ng electrolyte solution, matukoy buong static exchange capacity(PSOE), at equilibrium static exchange capacity(PCOE), na nag-iiba-iba depende sa mga salik na nakakaapekto sa ekwilibriyo (dami ng solusyon, komposisyon, konsentrasyon, atbp.). Equilibrium ion exchanger - ang solusyon ay tumutugma sa pagkakapantay-pantay ng kanilang mga potensyal na kemikal.
Sa ilalim ng mga dynamic na kondisyon, na may tuluy-tuloy na pagsasala ng solusyon sa pamamagitan ng isang tiyak na halaga ng ion exchanger, matukoy dynamic na kapasidad ng palitan- ang bilang ng mga ions na nasisipsip ng ion exchanger bago ang breakthrough ng sorbed ions (DOE), buong dynamic exchange capacity hanggang sa kumpletong pag-unlad ng ion exchanger (PDOE). Ang kapasidad bago ang pambihirang tagumpay (kapasidad sa pagtatrabaho) ay tinutukoy hindi lamang ng mga katangian ng ion exchanger, ngunit depende rin sa komposisyon ng paunang solusyon, ang rate ng pagpasa nito sa layer ng ion exchanger, ang taas (haba) ng ion exchanger layer, ang antas ng pagbabagong-buhay nito at ang laki ng mga butil.
Ang kapasidad ng pagpapatakbo ay tinutukoy mula sa output curve fig. 3.5.1
S 1 - working exchange capacity, S 1 +S 2 - full dynamic exchange capacity.
Kapag ang elution ay isinasagawa sa ilalim ng mga dynamic na kondisyon, ang elution curve ay may anyo ng curve na ipinapakita sa fig. 3.5.2
Karaniwan, ang DEC ay mas malaki sa 50% ng PDOE para sa strongly acidic at strongly basic ion exchangers at 80% para sa mahina acidic at weakly basic ion exchangers. Ang kapasidad ng strongly acidic at strongly basic ion exchangers ay nananatiling halos hindi nagbabago sa isang malawak na hanay ng mga pH solution. Ang kapasidad ng mahina acidic at mahina ang pangunahing ion exchangers ay higit sa lahat ay nakasalalay sa pH.
Ang antas ng paggamit ng kapasidad ng palitan ng ion exchanger ay depende sa laki at hugis ng mga butil. Karaniwan ang mga sukat ng butil ay nasa hanay na 0.5-1 mm. Ang hugis ng mga butil ay depende sa paraan ng paghahanda ng ion exchanger. Maaaring sila ay spherical o irregular ang hugis. Ang mga spherical na butil ay mas kanais-nais - nagbibigay sila ng isang mas mahusay na hydrodynamic na kapaligiran at mahusay na bilis proseso. Ginagamit din ang mga Ion exchanger na may cylindrical grains, fibrous at iba pa. Ang mas pino ang mga butil, mas mahusay ang exchange capacity ng ion exchanger ay ginagamit, ngunit sa parehong oras, depende sa kagamitan na ginamit, alinman sa hydraulic resistance ng sorbent layer ay tumataas o ang pag-alis ng maliliit na butil ng ion exchanger ng tumataas ang solusyon. Maaaring iwasan ang carryover sa pamamagitan ng paggamit ng mga ion exchanger na naglalaman ng ferromagnetic additive. Ito ay nagpapahintulot sa iyo na panatilihin ang pinong butil na materyal sa suspensyon sa zone - ang magnetic field kung saan gumagalaw ang solusyon.
Ang mga palitan ng ion ay dapat magkaroon ng mekanikal na lakas at paglaban sa kemikal, ibig sabihin, hindi sila dapat sirain bilang resulta ng pamamaga at operasyon sa mga may tubig na solusyon. Bilang karagdagan, dapat silang madaling mabagong muli, sa gayon ay mapanatili ang kanilang mga aktibong katangian sa loob ng mahabang panahon at gumagana nang walang pagbabago sa loob ng ilang taon.
6. Ang limitasyon ng panahon ng bisa ay inalis ayon sa protocol N 5-94 ng Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification (IUS 11-12-94)
7. EDITION (Enero 2002) bilang sinususugan (IUS 3-91)
Nalalapat ang pamantayang ito sa mga palitan ng ion at tinutukoy ang mga pamamaraan para sa pagtukoy ng kapasidad ng dynamic na palitan na may kumpletong pagbabagong-buhay ng ion exchanger at may isang naibigay na rate ng daloy ng regenerating agent.
Ang mga pamamaraan ay binubuo sa pagtukoy ng dami ng mga ion na nasisipsip mula sa gumaganang solusyon sa pamamagitan ng dami ng yunit ng namamagang ion exchanger sa panahon ng tuluy-tuloy na daloy ng solusyon sa pamamagitan ng layer ng ion exchanger.
1. PARAAN NG SAMPLING
1. PARAAN NG SAMPLING
1.1. Ang paraan ng sampling ay ipinahiwatig sa regulasyon at teknikal na dokumentasyon para sa mga partikular na produkto.
1.2. Para sa mga exchanger ng ion, kung saan ang mass fraction ng moisture ay mas mababa sa 30%, isang sample (100 ± 10) g ang kinuha. Para sa pamamaga, ang sample ay inilalagay sa isang baso na may kapasidad na 600 cm 3 at ibinuhos na may saturated solusyon ng sodium chloride, na dapat na sumasakop sa layer ng ion exchanger nang labis, na isinasaalang-alang ang pamamaga nito. Pagkatapos ng 5 oras, ang ion exchanger ay hugasan ng distilled water.
1.3. Para sa mga exchanger ng ion na may mass fraction higit sa 30% na kahalumigmigan, ang isang sample (150 ± 10) g ay kinuha sa isang baso na may kapasidad na 600 cm 3 at 200 cm 3 ng distilled water ay ibinuhos.
2. REAGENTS, SOLUTIONS, WAREHOUSE, INSTRUMENTS
Distilled water alinsunod sa GOST 6709 o demineralized na tubig na nakakatugon sa mga kinakailangan ng GOST 6709.
Barium chloride ayon sa GOST 742, chemically pure, solusyon na may mass fraction na 10%.
Calcium chloride 2-aqueous, chemically pure, mga solusyon ng mga konsentrasyon (СаСl=0.01 mol/dm (0.01 N) at (СаСl)=0.0035 mol/dm (0.0035 N).
Hydrochloric acid ayon sa GOST 3118, chemically pure, mga solusyon na may mass fraction na 5% at mga konsentrasyon (HCl) = 0.5 mol / dm (0.5 N), (HCl) = 0.1 mol / dm (0, 1 N) at (HCl )=0.0035 mol/dm (0.0035 N).
Sulfuric acid ayon sa GOST 4204, chemically pure, mga solusyon na may mass fraction na 1%, concentration (HSO) = 0.5 mol / dm (0.5 N).
Sodium hydroxide ayon sa GOST 4328, chemically pure, mga solusyon na may mass fraction na 2, 4, 5%, mga konsentrasyon (NaOH) = 0.5 mol / dm (0.5 N), (NaOH) = 0.1 mol / dm (0.1 N), (NaOH)=0.0035 mol/dm (0.0035 N).
Sodium chloride ayon sa GOST 4233, chemically pure, saturated solution at concentration solution (NaCI)=0.01 mol/dm (0.01 N).
Ang isang halo-halong tagapagpahiwatig, na binubuo ng methyl red at methylene blue o methyl red at bromcresol green, ay inihanda ayon sa GOST 4919.1.
Indicator methyl orange o methyl red, isang solusyon na may mass fraction na 0.1%, ay inihanda ayon sa GOST 4919.1.
Indicator phenolphthalein, isang solusyon sa alkohol na may mass fraction na 1%, ay inihanda ayon sa GOST 4919.1.
Chemical lime absorber KhPI-1 ayon sa GOST 6755 o soda lime.
Tube (calcium chloride) ayon sa GOST 25336.
Beaker 1000 ayon sa GOST 1770.
Mga silindro alinsunod sa GOST 1770 na mga bersyon 1-4 na may kapasidad na 100 at 250 cm3 at mga bersyon 1, 2 na may kapasidad na 500 at 1000 cm3.
Salamin B o H ayon sa GOST 25336 sa anumang disenyo na may kapasidad na 600 at 1000 cm.
Flasks Kn-1-250 ayon sa GOST 25336.
Pipettes 2-2-100, 2-2-25, 2-2-20 at 2-2-10 ayon sa NTD.
Ang mga buret ayon sa mga uri ng NTD 1, 2, mga bersyon 1-5, mga klase ng katumpakan 1, 2, na may kapasidad na 25 o 50 cm 3, na may halaga ng paghahati na hindi hihigit sa 0.1 cm at mga buret ng mga uri 1, 2, pagpapatupad 6 , mga klase ng katumpakan 1, 2, na may kapasidad na 2 o 5 cm, na may halaga ng paghahati na hindi hihigit sa 0.02 cm.
Volumetric flasks ng executions 1, 2 alinsunod sa GOST 1770, mga klase ng katumpakan 1, 2, na may kapasidad na 10, 25 at 100 cm3.
Sieve na may control grid 0315K ayon sa GOST 6613 na may shell na may diameter na 200 mm.
Cup ChKTs-5000 alinsunod sa GOST 25336 o gawa sa polymerization material, sapat na upang maglagay ng salaan dito.
Ang setup ng laboratoryo (tingnan ang drawing) ay binubuo ng isang bote 1 at isang glass column 6 na may panloob na diameter na (25.0 ± 1.0) mm at isang taas na hindi bababa sa 600 mm upang matukoy ang dynamic na exchange capacity sa ilalim ng mga kondisyon ng kumpletong pagbabagong-buhay ng ion exchanger at isang panloob na diameter na (16.0 ±0.5) mm at isang taas na hindi bababa sa 850 mm para sa pagpapasiya sa ilalim ng mga kondisyon ng isang naibigay na rate ng daloy ng regenerating agent. AT ibabang bahagi ang mga column ay tinatakan ng filter 7 ng uri ng FKP POR 250 XC ayon sa GOST 25336 o isa pang filtering device na lumalaban sa mga acid at alkalis, hindi pumasa sa mga butil ng ion exchanger na mas malaki sa 0.25 mm at may mababang filtration resistance. Ang column ay konektado sa bote gamit ang glass tube 3 at rubber hose 4 na may screw clamp 5. Para maiwasan carbon dioxide mula sa hangin sa isang solusyon ng sodium hydroxide, isang calcium chloride tube 2 na may absorber KhPI-1 ay naka-install sa cork ng bote.
Pag-setup ng laboratoryo
Pinapayagan na gumamit ng iba pang mga instrumento sa pagsukat na may mga katangian ng metrological na hindi mas masahol kaysa sa mga ipinahiwatig, pati na rin ang mga reagents sa kalidad na hindi mas mababa kaysa sa mga ipinahiwatig.
3. PARAAN PARA SA PAGTIYAK SA DYNAMIC EXCHANGE CAPACITY NA MAY KUMPLETO NA REGENERATION NG IONITE
3.1. Paghahanda para sa pagsusulit
3.1.1. Ang paghahanda para sa pagsubok ay isinasagawa ayon sa GOST 10896 at pagkatapos ng paghahanda, ang ion exchanger ay naka-imbak sa isang closed flask sa ilalim ng isang layer ng distilled water.
Ang cation exchange resin grade KU-2-8chS at anion exchange resin grade AV-17-8chS ay hindi inihanda para sa pagsubok ayon sa GOST 10896.
3.1.2. Ang isang sample ng ion exchanger mula sa flask sa anyo ng isang may tubig na suspensyon ay inilipat sa isang silindro na may kapasidad na 100 cm 3 at ang layer ng ion exchanger ay siksik sa pamamagitan ng pagtapik sa matigas na ibabaw ng ilalim ng silindro hanggang sa tumigil ang pag-urong. Ang dami ng ion exchanger ay nababagay sa 100 cm 3 at ang ion exchanger ay inililipat sa column sa tulong ng distilled water, na tinitiyak na walang mga bula ng hangin na nakakapasok sa pagitan ng mga butil ng ion exchanger. Ang labis na tubig ay pinatuyo mula sa haligi, na nag-iiwan ng isang layer na 1-2 cm ang taas sa itaas ng antas ng ion exchanger.
3.1.3. Ang ion exchanger sa haligi ay hugasan ng distilled water, na ipinapasa ito mula sa itaas hanggang sa ibaba sa isang rate ng 1.0 dm / h. Sa kasong ito, ang anion exchanger ay hugasan mula sa alkali (sa pamamagitan ng phenolphthalein), at ang cation exchanger mula sa acid (sa pamamagitan ng methyl orange).
3.1.4. Ang matibay na base anion resin sa hydroxyl form ay mabilis na sinisingil at hinuhugasan ng tubig na walang carbon dioxide.
3.2. Pagsasagawa ng pagsusulit
3.2.1. Ang pagpapasiya ng dynamic exchange capacity ng ion exchangers ay binubuo ng ilang mga cycle, ang bawat isa ay kinabibilangan ng tatlong sunud-sunod na operasyon - saturation, regeneration, washing, ang mga kondisyon kung saan ay ibinigay sa talahanayan.1.
Talahanayan 1
Mga kondisyon para sa pagtukoy ng dynamic exchange capacity na may kumpletong pagbabagong-buhay ng ion exchanger
Index | Ionite klase | Ang gumaganang solusyon para sa saturation ng mga exchanger ng ion | Kontrol ng saturation | Nagbabagong-buhay | |||
magbabad | hugasan- | regene- |
|||||
Dynamic na exchange capacity bago ang breakthrough () | Malakas- | Calcium chloride (CaCl)=0.01 mol/dm (0.01 N) | Hanggang sa konsentrasyon ng mga calcium ions sa filtrate (Ca)=0.05 mmol/dm (0.05 mg eq/dm) ay tinutukoy ayon sa GOST 4151 | Hydrochloric acid, solusyon na may mass fraction na 5% | |||
Malakas- | Sodium chloride (NaCl)=0.01 mol/dm (0.01 N) | Hanggang ang konsentrasyon ng alkali ay bumaba ng 0.5 mmol / dm (0.5 mg eq / dm) kumpara sa pinakamataas na stable na halaga nito sa filtrate [indicator mixed, titrating solution, hydrochloric acid konsentrasyon (HCl) = 0.01 mol / dm (0.01 N.)] at hanggang sa tumaas ang nilalaman ng mga chlorine ions kumpara sa matatag na nilalaman nito sa filtrate (tinukoy ayon sa GOST 15615) | Sodium hydroxide, solusyon na may mass fraction na 5% | ||||
mahina- | Hanggang lumitaw ang acid sa filtrate (sa pamamagitan ng methyl orange) | ||||||
Buong dynamic exchange capacity () | mahina- | Hydrochloric acid (HCl)=0.1 mol/dm (0.1 N) | Bago i-equalize ang konsentrasyon ng filtrate sa konsentrasyon ng gumaganang solusyon | Sodium hydroxide, solusyon na may mass fraction na 2% | |||
Mga Tala:
1. Kapag tinutukoy ang konsentrasyon ng mga Ca ions ayon sa GOST 4151
2. Ang partikular na pagkarga ay ang dami ng solusyon na dumaan sa volume ng ion exchanger sa loob ng 1 oras. Halimbawa, ang 5 dm / dm h ay tumutugma sa rate ng pagsasala kung saan ang 500 cm ng solusyon (8.3 cm / min) ay dumaan 100 cm ng ion exchanger sa 1 oras.
3. Ang rate ng pagsasala ay itinakda sa pamamagitan ng pagsukat sa isang silindro ng pagsukat sa dami ng filtrate na nakuha sa isang tiyak na agwat ng oras.
Ang mga solusyon at tubig ay pinapakain mula sa itaas hanggang sa ibaba. Kapag ang anion exchanger ng mga grade AN-1 at AN-2FN ay puspos, ang mga solusyon ay pinapakain mula sa ibaba hanggang sa itaas.
3.2.2 Bago isagawa ang saturation, regeneration at washing operations, ang column ay puno ng naaangkop na solusyon. Ang layer ng solusyon sa itaas ng ion exchanger ay dapat na (15 ± 3) cm.
3.2.3. Pagkatapos ng saturation, pagbabagong-buhay, at paghuhugas, isang likidong layer na 1-2 cm ang taas ang naiwan sa column sa itaas ng ion exchanger.
3.2.4. Ang haligi ng ion exchanger ay puno ng gumaganang solusyon para sa tiyak na klase ionite (tingnan ang talahanayan.1) upang ang layer ng solusyon sa itaas ng ionite ay (15±3) cm, at piliin ang naaangkop na rate ng pagsasala.
Kapag nagpapasa ng mga gumaganang solusyon na may konsentrasyon na 0.1 mol / dm (0.1 N) sa pamamagitan ng isang haligi na may isang ion exchanger, ang filtrate ay nakolekta sa mga cylinder na may kapasidad na 250 cm 3, sa isang konsentrasyon na 0.01 mol / dm (0.01 N) - sa mga cylinder na may kapasidad na 1000 cm Sa pangalawa at kasunod na mga cycle ng saturation, bago ang paglitaw ng mga ions ng gumaganang solusyon sa filtrate (natukoy pagkatapos ng unang cycle), ang filtrate ay nakolekta sa mga bahagi ng 100 at 250 cm3 , ayon sa pagkakabanggit, ang mga konsentrasyon ng gumaganang solusyon.
3.2.5. Ang isang sample ay kinuha mula sa bawat bahagi ng filtrate at ang saturation ay kinokontrol alinsunod sa Talahanayan 1.
3.2.6. Matapos lumitaw ang mga ion ng gumaganang solusyon sa isang bahagi ng filtrate, ang kabuuang dami ng filtrate ay kinakalkula.
3.2.7. Upang matukoy ang kabuuang kapasidad ng dynamic exchange, ang solusyon ay patuloy na pumasa hanggang ang konsentrasyon ng filtrate ay katumbas ng konsentrasyon ng gumaganang solusyon. Ang kontrol ng saturation sa kasong ito ay isinasagawa sa pamamagitan ng pag-titrate ng sample gamit ang acid solution (sodium hydroxide) na may halo-halong indicator hanggang sa magbago ang kulay.
3.2.8. Bago ang pagbabagong-buhay, ang ion exchanger sa column ay niluluwagan ng isang stream ng distilled water mula sa ibaba pataas upang ang lahat ng butil ng ion exchanger ay gumagalaw. Ang pag-loosening ng KU-1 cation exchanger at ang AN-1 at AN-2FN anion exchanger ay isinasagawa bago ang operasyon ng saturation.
3.2.9. Ang pagbabagong-buhay ng ion exchanger ay isinasagawa gamit ang isang acid solution (sodium hydroxide) sa rate na ipinahiwatig sa Talahanayan 1. Ang filtrate ay patuloy na kinokolekta sa mga bahagi na may isang silindro na 250-1000 cm 3, pagdaragdag ng 3-4 na patak ng indicator. Kapag lumitaw ang isang acid (sodium hydroxide) sa filtrate, ang konsentrasyon nito ay natutukoy sa mga kasunod na bahagi. Upang kontrolin ang filtrate, ang isang sample ay kinuha gamit ang isang pipette o volumetric flask at titrated na may isang acid solution (sodium hydroxide) concentrations (HCl, HSO) = 0.5 mol / dm (0.5 N), (NaOH) = 0.5 mol / dm ( 0 .5 n.) sa pagkakaroon ng isang tagapagpahiwatig
3.2.10. Ang acid solution (sodium hydroxide) ay ipinapasa hanggang ang konsentrasyon ng filtrate ay katumbas ng konsentrasyon ng regenerating solution.
3.2.11. Pagkatapos ng pagbabagong-buhay, ang ion exchanger ay hinuhugasan ng distilled water hanggang neutral sa mga tuntunin ng methyl orange (phenolphthalein) sa rate na ipinahiwatig sa Talahanayan 1. Pagkatapos ang ion exchanger ay pinananatili sa distilled water sa loob ng 1 oras at muling susuriin ang filtrate. Kung ang filtrate ay hindi neutral, ang dagta ay hugasan muli.
3.2.12. Ang pagpapasiya ng dynamic exchange capacity ay nakumpleto kung sa huling dalawang cycle ay nakuha ang mga resulta, ang pagkakaiba sa pagitan nito ay hindi lalampas sa 5% ng average na resulta.
3.2.13. Ang dynamic exchange capacity ng anion exchange resin AV-17-8chS ay tinutukoy sa dalawang parallel sample sa unang saturation cycle, bago ang paglitaw ng mga ions ng working solution sa filtrate. Kinokolekta ang filtrate sa mga bahaging 250 cm3. Ang resulta ay kinukuha bilang arithmetic mean ng mga resulta ng dalawang determinasyon, ang pinapayagang pagkakaiba sa pagitan na hindi lalampas sa 5% ng average na resulta.
(Susog, IUS 3-91).
4. PARAAN PARA SA PAGTIYAK NG DYNAMIC EXCHANGE CAPACITY NA MAY BIGAY NA PAGKONSUMO NG REGENERATING SUBSTANCE
4.1. Paghahanda para sa pagsusulit
4.1.1. Ang ionite, na pinili alinsunod sa mga talata 1.2 at 1.3, ay pinaghihiwalay mula sa mga pinong fraction sa pamamagitan ng wet sieving ayon sa GOST 10900 gamit ang isang salaan na may mesh N 0315K.
4.1.2. Ang na-screen na anion exchange resin ay inilalagay sa isang beaker, 500 ml ng sodium hydroxide solution na may mass fraction na 4% ay idinagdag at halo-halong. Pagkatapos ng 4 na oras, ang solusyon ng hydroxide ay pinatuyo, at ang anion exchanger ay hugasan ng tubig hanggang sa isang bahagyang alkaline na reaksyon na may paggalang sa phenolphthalein at inilipat sa isang haligi, tulad ng ipinahiwatig sa talata 3.1.2.
4.1.3. Ang screened cation exchanger ay hinuhugasan mula sa suspensyon at labo gamit ang distilled water sa pamamagitan ng decantation hanggang lumitaw ang malinaw na wash water at inilipat sa column alinsunod sa clause 3.1.2.
4.2. Pagsasagawa ng pagsusulit
4.2.1. Ang pagpapasiya ng pabago-bagong kapasidad ng pagpapalitan ng mga palitan ng ion bago ang paglitaw ng mga gumaganang solusyon na ion sa filtrate () ay binubuo ng ilang mga cycle, na ang bawat isa ay may kasamang tatlong sunud-sunod na operasyon - saturation, pagbabagong-buhay, paghuhugas, ang mga kondisyon kung saan ibinibigay sa talahanayan 2. Ang mga solusyon at tubig ay pinapakain mula sa itaas hanggang sa ibaba. Ang taas ng likidong layer sa itaas ng antas ng ion exchanger ay nakatakda gaya ng ipinahiwatig sa mga talata 3.2.2 at 3.2.3.
talahanayan 2
Mga kundisyon para sa pagtukoy ng dynamic exchange capacity ng ion exchangers sa isang naibigay na daloy ng rate ng regenerating substance
Ionite klase | Nagbabagong-buhay | Ang rate ng tiyak na pagkonsumo ng regen- | Kontrol ng paghuhugas | Ang gumaganang solusyon para sa saturation ng ion exchanger | Kontrol ng saturation | Bilis ng pagsasala |
||
nasy- | paglalaba | reg- |
||||||
Malakas | Hanggang sa natitirang acid concentration sa filtrate, hindi hihigit sa | Calcium chloride (СаСl=0.0035 mol/dm (0.0035 N) | Hanggang sa konsentrasyon ng mga calcium ions sa filtrate na higit sa (Ca)=0.05 mmol/dm | |||||
mahina- | Sulfuric acid, solusyon na may mass fraction na 1% | Hanggang sa kawalan ng sulfate ions sa filtrate (sample na may BaCl sa pagkakaroon ng HCl) | Sodium hydroxide (NaOH)=0.0035 mol/dm (0.0035 N) | Hanggang sa konsentrasyon sa filtrate ng sodium hydroxide (NaOH)=0.1 mmol/dm | ||||
Malakas- | Sodium hydroxide na may mass fraction na 4% | Hanggang sa natitirang konsentrasyon ng sodium hydroxide sa filtrate, hindi hihigit sa (NaOH)=0.2 mmol/dm | Sodium chloride (NaCI)=0.01 mol/dm (0.01 N) | Hanggang sa bumaba ang konsentrasyon ng alkali ng (NaOH)=0.7 mmol/dm | ||||
mahina- | Sodium hydroxide, solusyon na may mass fraction na 4% | Hanggang sa natitirang konsentrasyon ng sodium hydroxide sa filtrate, hindi hihigit sa (NaOH) = 0.2 mmol / dm (0.2 mg eq / dm) para sa phenolphthalein | Hydrochloric (sulfuric) acid (HCl, HSO) \u003d 0.0035 mol / dm (0.0035 N.) | Hanggang sa natitirang acid concentration sa filtrate na hindi hihigit sa (N)=0.1 mmol/dm (0.1 mg equiv/dm), ang indicator ay halo-halong, ang titrating solution ay sodium hydroxide concentration (NaOH)=0.01 mol/dm (0. .01 N.) | ||||
Mga Tala:
1. Kapag nagpapahayag ng rate ng tiyak na pagkonsumo ng regenerating substance () sa gramo bawat nunal, ang ibig sabihin ng salitang "mole" molar mass katumbas ng ion (Na, K, Ca, Mg, Cl, NO, HCO, HSO, CO, SO
atbp.).
2. Ang aktwal na pagkonsumo ng regenerating agent ay hindi dapat mag-iba mula sa tinukoy na rate ng higit sa 5%.
3. Kapag tinutukoy ang konsentrasyon ng mga Ca ions ayon sa GOST 4151, pinapayagan na gumamit ng 2-3 patak ng isang chromium-dark blue indicator at titrate na may solusyon ng Trilon B concentration (NaHCON 2HO) = 0.01 mol / dm (0.01).
4. Ang partikular na pagkarga ay ang dami ng solusyon na dumaan sa volume ng ion exchanger sa loob ng 1 oras. Halimbawa, ang 5 dm / dm h ay tumutugma sa rate ng pagsasala kung saan ang 500 cm ng solusyon (8.3 cm / min) ay dumaan 100 cm ng ion exchanger sa 1 oras.
5. Ang rate ng pagsasala ay itinakda sa pamamagitan ng pagsukat sa isang silindro ng pagsukat sa dami ng filtrate na nakuha sa isang tiyak na agwat ng oras.
Upang maiwasan ang gypsuming ng cation exchanger, ang pagbabagong-buhay na may acid at paghuhugas mula sa mga produkto ng pagbabagong-buhay ay isinasagawa nang walang pagkaantala, pag-iwas sa isang puwang sa pagitan ng mga operasyon.
Bago isagawa ang bawat kasunod na cycle, ang ion exchanger ay lumuwag sa pamamagitan ng isang daloy ng tubig mula sa ibaba pataas upang ang lahat ng mga butil ng ion exchanger ay gumagalaw.
4.2.2. Ang isang regenerating na solusyon ay ipinapasa sa pamamagitan ng ion exchanger sa haligi, ang dami kung saan () sa cubic centimeters ay kinakalkula ng formula
kung saan ang tinukoy na rate ng tiyak na pagkonsumo ng regenerating substance, g/mol (g/g eq);
- dynamic na kapasidad ng palitan; pumili ayon sa regulasyon at teknikal na dokumentasyon para sa isang tiyak na ion exchanger, mol / m (g eq / m); para sa mga exchanger ng ion ng mga grade AV-17-8, AN-31 at EDE-10P, pinahihintulutan ang isang tumaas na halaga ng dynamic exchange capacity hanggang 3 para sa unang pagbabagong-buhay;
ay ang dami ng sample ng ion exchanger, cm;
- konsentrasyon ng regenerating solution, g/dm.
Ang dami ng regenerating solution ay sinusukat sa labasan ng column na may cylinder o beaker. Pagkatapos ang haligi ay naka-disconnect, ang antas ng solusyon sa itaas ng ion exchanger sa haligi ay ibinaba sa 1-2 cm, at ang ilalim na takip ay sarado.
4.2.3. Pagkatapos ng pagbabagong-buhay, ang mga ion exchanger ay hinuhugasan ng distilled water upang alisin ang labis na acid (sodium hydroxide) sa rate na ipinahiwatig sa Talahanayan 2.
Pana-panahong kumuha ng sample ng filtrate at titrate gamit ang mga solusyon ng sodium hydroxide (acid) na konsentrasyon (NaOH, HCl, HSO)=0.1 mol/dm (0.1 N) sa pagkakaroon ng methyl orange (phenolphthalein).
Kontrol sa paghuhugas ayon sa talahanayan.2.
4.2.4. Pagkatapos ng paghuhugas, ang haligi ay puno ng isang gumaganang solusyon at ang saturation rate ay itinakda ayon sa Talahanayan 2.
Kapag ang mga nagtatrabaho na solusyon na may konsentrasyon na 0.01 mol / dm (0.01 N) ay dumaan sa haligi, ang filtrate ay nakolekta sa isang silindro na may kapasidad na 250 ml, sa isang konsentrasyon ng 0.0035 mol / dm (0.0035 N), isang silindro na may kapasidad na 1000 ml ay ginagamit. Sa pangalawa at kasunod na mga cycle ng saturation, bago ang paglitaw ng mga ions ng gumaganang solusyon sa filtrate (natukoy pagkatapos ng unang cycle), ang filtrate ay nakolekta sa 100 at 250 ml, ayon sa pagkakabanggit, ng mga konsentrasyon ng gumaganang solusyon.
4.2.5. Upang kontrolin ang saturation, ang isang sample ay kinuha mula sa isang bahagi ng filtrate at sinusuri alinsunod sa Talahanayan 2. Kung ang resulta ng pagsusuri ay nagpapakita na ang antas ng saturation ay hindi umabot sa mga halaga na ipinahiwatig sa Talahanayan 2, ang lahat ng mga nakaraang sample ng filtrate ay maaaring hindi masuri.
4.2.6. Matapos lumitaw ang mga ion ng gumaganang solusyon sa bahagi ng filtrate sa mga halagang ipinahiwatig sa Talahanayan 2, ang saturation ay nakumpleto at ang kabuuang dami ng filtrate () at ang dinamikong kapasidad ng palitan ay kinakalkula.
4.2.7. Ang ion exchanger ay sumasailalim sa pangalawang pagbabagong-buhay at hugasan alinsunod sa mga talata 4.2.2 at 4.2.3.
Kapag kinakalkula ang regenerating agent na kinakailangan para sa pangalawang cycle, gamitin ang halaga ng dynamic exchange capacity na nakuha sa unang cycle alinsunod sa talata 4.2.6.
Bago isagawa ang kasunod na mga cycle ng saturation, ang pagkonsumo ng regenerating substance ay kinakalkula mula sa halaga ng dynamic exchange capacity na nakuha sa nakaraang cycle.
4.2.8. Ang pagpapasiya ay nakumpleto kung, sa huling dalawang cycle, ang mga resulta ay nakuha, ang mga pinahihintulutang pagkakaiba sa pagitan ng kung saan ay hindi lalampas sa 5% ng average na resulta, na may aktwal na tiyak na pagkonsumo ng regenerating substance na hindi na naiiba sa ibinigay na pamantayan. higit sa 5%.
5. PAGPROSESO NG RESULTA
5.1. Dynamic na exchange capacity () sa mga moles bawat metro kubiko(g Eq/m) bago ang paglitaw ng mga ion ng gumaganang solusyon sa filtrate ay kalkulahin ng formula
kung saan ang kabuuang dami ng filtrate na dumaan sa ion exchanger hanggang lumitaw ang mga ions ng gumaganang solusyon, cm;
- ang dami ng ion exchanger, tingnan
5.2. Ang aktwal na pagkonsumo ng regenerating substance () sa gramo bawat mole (g / g eq) ng mga absorbed ions ay kinakalkula ng formula
nasaan ang dami ng regenerating solution, cm;
- konsentrasyon ng regenerating solution, g/dm;
- ang kabuuang dami ng filtrate na dumaan sa ion exchanger bago ang hitsura ng mga ions ng gumaganang solusyon, cm;
- konsentrasyon ng gumaganang solusyon, mol / dm (n.
5.3. Ang kabuuang dynamic exchange capacity () sa moles per cubic meter (g eq / m) ay kinakalkula ng formula
kung saan ang kabuuang dami ng filtrate na dumaan sa ion exchanger bago i-equalize ang mga konsentrasyon ng filtrate at ang gumaganang solusyon, cm;
- konsentrasyon ng gumaganang solusyon, mol / dm (n.);
- ang dami ng bahagi ng filtrate pagkatapos ng paglitaw ng mga ions ng gumaganang solusyon (pambihirang tagumpay), cm;
- konsentrasyon ng solusyon sa isang bahagi ng filtrate pagkatapos ng paglitaw ng mga ions ng gumaganang solusyon (breakthrough), mol / dm (n.);
- ang dami ng ion exchanger,
5.4. Ang resulta ng pagpapasiya ay kinuha bilang arithmetic mean ng mga resulta ng dalawa kamakailang mga cycle, pinahihintulutang pagkakaiba sa pagitan na hindi lalampas sa ± 5%, na may antas ng kumpiyansa =0,95.
Tandaan. Kapag nagpapahayag ng dynamic exchange capacity ng ion exchangers sa mga moles per cubic meter, ang salitang "mol" ay tumutukoy sa molar mass ng katumbas ng ion (Na, K, Ca, Mg, Cl, NO, HCO, HSO, CO, SO, atbp.).
Ang teksto ng dokumento ay napatunayan ng:
opisyal na publikasyon
Ionites. Mga paraan ng pagpapasiya
kapasidad ng palitan: Sab. Mga GOST. -
Moscow: IPK Standards Publishing House, 2002
Panimula
Ang kabuuang kapasidad ng pagpapalitan ng anion exchange resin ay natutukoy sa pamamagitan ng neutralisasyon nito sa isang solusyon ng HCl o H 2 SO 4 sa ilalim ng static o dynamic na mga kondisyon at ipinahayag sa mga katumbas sa bawat 1 g ng tuyo o namamagang anion exchange resin.
Anion exchange reactions / A-anion exchange resin / may anyo:
A. /OH/ +H /Cl = A.OH.Cl +HO;
A. /OH/ + H /SO = A.SO +2HO.
Bilang karagdagan sa kapasidad ng palitan, ang mga pangunahing tagapagpahiwatig ng pagiging angkop ng anion exchanger ay kinabibilangan ng: pagkawalan ng kulay, antas ng pamamaga, kakayahan sa pagtanda, hindi matutunaw sa tubig at mga organikong solvent, kadalian ng pagbabagong-buhay, thermal at mekanikal na lakas.
Ang kabuuang kapasidad ng palitan ng iba't ibang grado ng mga anion exchanger na ginagamit sa industriya ng asukal ay maaaring 1–10 meq/g. Ang domestic macroporous anion exchange resin AV-17-2P na ginagamit para sa pagpapaputi ng mga solusyon sa asukal ay may kabuuang kapasidad ng palitan na 0.1 N. HCl solusyon 3.8 mg-eq / g, at 0.1 n. NaCl solution 3.4 mg-eq/g.
Layunin ng pagsusuri - suriin ang kalidad ng anion exchange resin para sa decolorization ng mga solusyon sa asukal.
Prinsipyo ng pamamaraan ng pagsusuri ay batay sa titration ng isang 0.1 N acid solution na hindi nasisipsip ng anion exchanger. Solusyon sa NaOH.
Mga reagents:
0.1 N Mga solusyon sa HCl at NaOH.
Mga aparato at materyales:
Isang haligi ng salamin na may diameter na 18 mm, taas na 250 mm, na may isang dulo na iginuhit sa ibabang bahagi, kung saan inilalagay ang isang goma na tubo na may screw clamp;
funnel ng salamin;
Volumetric flask para sa 500 cm 3;
Burette para sa titration;
Beaker;
anion exchange resin.
Pag-unlad ng kahulugan
10 g ng anion exchanger na inihanda para sa pagsusuri sa OH - form ay inilipat na may tubig sa isang haligi ng salamin na may diameter na 18 mm na may isang glass wool swab sa ibaba, at ang labis na tubig ay pinatuyo sa pamamagitan ng isang goma tube na may screw clamp.
Pagkatapos nito, 400 cm 3 ng 0.1 n. Ang solusyon sa HCl, pinapanatili ang antas ng solusyon sa itaas ng layer ng anion exchanger na katumbas ng 1 cm. Pagkatapos ito ay hugasan ng doble ang dami ng anion exchanger na may tubig. Ang filtrate at mga paghuhugas ay kinokolekta sa isang volumetric flask at dinadala sa dami na 500 cm 3 . Pinili mula sa kabuuang dami sa isang basong 50 cm 3 at na-titrate ng 0.1 N. Solusyon sa NaOH.
Mga Pagkalkula:
1. Upang makakuha ng maihahambing na mga resulta, ang kapasidad ng pagpapalitan ng anion exchanger ay ipinahayag sa parehong paraan tulad ng cation exchanger sa mga tuntunin ng mg-eq / g ng dry ion exchanger.
Samakatuwid, kung ang 1 g ng ganap na tuyo na anion exchanger ay sumisipsip
cm 3 0.1 n. Ang solusyon sa HCl, at 1 cm 3 ng solusyon na ito ay naglalaman ng 0.1 mg-eq / g, kung gayon ang kabuuang kapasidad ng palitan ng anion exchange resin E A ay maaaring kalkulahin mula sa formula
,
saan E A- kabuuang kapasidad ng palitan ng anion exchanger, mg-eq/g ng ganap na tuyo na ion exchanger;
a- dami ng filtrate na nakolekta para sa titration, cm 3 ;
V O - ang halaga ng 0.1 n. Ang solusyon ng HCl ay dumaan sa anion exchanger, cm 3;
Vb - kabuuan salain, cm 3;
g- ang dami ng dry anion exchange resin na kinuha upang matukoy ang kapasidad nito, g;
W ay ang moisture content ng anionite, %. Natutukoy sa pamamagitan ng pagpapatuyo ng 3 oras sa 95-100˚С.
2. Ang kapasidad ng anion exchanger ay maaari ding ipahayag bilang isang porsyento ng HCl. Sa kasong ito, isaalang-alang ang katotohanan na 1 cm 3 0.1 n. Ang solusyon ng HCl ay naglalaman ng 0.0036 g HCl, ang pagkalkula ng E ay isinasagawa ayon sa formula
6.3. Pagbabagong-buhay ion exchange resins
Panimula
Ang ion-exchange resins na ginugol sa working cycle ay sumasailalim sa pagbabagong-buhay (pagbawi) pagkatapos nilang hugasan ng tubig.
Ang mga cation exchanger ay nababawasan ng mahinang solusyon ng HCl at HSO
K.Na + H /SO = K.H + Na /SO;
KNa + HCl = KH + NaCl.
Para sa pagbawi ng anion exchangers ay ginagamit mahinang solusyon NaOH, KOH, NaCl, atbp.
A.OH.Cl + Na /OH = A./OH/ + Na /Cl.
Sa pagtatapos ng ikot ng pagbabagong-buhay, ang acidity ng regenerate mula sa cation exchanger o ang alkalinity ng regenerate mula sa anion exchanger ay dapat lumapit sa acidity at alkalinity ng mga solusyon sa pagbabagong-buhay. Ang pagtatapos ng pagbabagong-buhay ay natutukoy sa pamamagitan ng titration.
Layunin ng pagsusuri - ibalik ang palitan ng kapasidad ng ion exchangers.
Prinsipyo ng pamamaraan ng pagsusuri batay sa titration ng mga solusyon sa pagbabagong-buhay mula sa isang cation exchanger 0.1 N. NaOH solusyon, at mula sa anion exchanger - 0.1 n. HCl solusyon.
Reagents:
5% HCl solusyon;
4% na solusyon sa NaOH;
0.1 N solusyon sa NaOH;
0.1 N HCl solusyon.
Mga aparato at materyales:
Mga glass column na may cation exchange resin at anion exchange resin.
Pag-unlad ng kahulugan
Pagkatapos ng paghuhugas ng dagta sa tubig, ang pagbabagong-buhay ay isinasagawa sa mga haligi: cation exchanger - na may 5% HCl solution, at anion exchanger - na may 4% NaOH solution, na ipinapasa ang mga ito sa isang rate ng 20 cm 3 / min.
Ang pagtatapos ng pagbabagong-buhay ng cation exchanger ay itinatag sa pamamagitan ng titration ng mga solusyon sa pagbabagong-buhay nito na may 0.1 N. NaOH solusyon, at isang anion exchanger - 0.1 n. HCl solusyon.
Pagkatapos ng pagbabagong-buhay, ang cation exchanger ay hugasan ng tubig hanggang sa neutral o bahagyang acidic na reaksyon, at ang anion exchanger - hanggang sa neutral o bahagyang alkaline na reaksyon.
1. Ano ang ion exchange?
2. Ano ang ion exchange resins?
3. Anong mga ion exchange resin ang ginagamit sa paggawa ng asukal?
4. Sabihin sa amin ang tungkol sa static at dynamic exchange capacity ng mga ion exchanger?
5. Ano ang tumutukoy sa kabuuang kapasidad ng pagpapalitan ng mga ion exchanger?
6. Sa anong mga yunit ipinahayag ang kabuuang kapasidad ng palitan?
7. Ano ang layunin ng paggamit ng mga ion exchanger sa paggawa ng asukal?
8. Sa anong prinsipyo nakabatay ang pagpapasiya ng kabuuang kapasidad ng pagpapalitan ng mga ion exchanger?
9. Bakit muling nabuo ang ion exchange resin?
10. Sa anong prinsipyo nakabatay ang pagbabagong-buhay ng mga palitan ng ion?
11. Paano tinutukoy ang pagtatapos ng proseso ng pagbabagong-buhay ng ion exchanger?
Pagsusuri Wastewater produksyon ng asukal
Panimula
AT Industriya ng Pagkain ang pinakamalaking bilang ang tubig ay nauubos ng mga refinery ng asukal. Kung para sa mga pangangailangan ng planta ng sugar beet lamang malinis na tubig mula sa mga likas na reservoir, nang hindi ibinabalik ang bahagi ng basurang tubig sa produksyon, kung gayon ang kabuuang pagkonsumo ng pang-industriya (sariwang) tubig ay magiging 1200-1500% ng timbang ng mga beets. Posibleng bawasan ang pagkonsumo ng sariwang tubig sa 150-250% sa bigat ng beet, sa kondisyon na ang basurang tubig ay ginagamit sa maraming lugar ng planta ng asukal ayon sa pamamaraan. pag-recycle ng suplay ng tubig. Ang Artesian na tubig ay ginagamit lamang para sa paghuhugas ng butil na asukal sa mga centrifuges, para sa pagbomba ng massecuite Ι crystallization at para sa mga pangangailangan ng pabrika ng laboratoryo.
Ang mga basura (basura) na tubig ng mga pabrika ng asukal ay magkakaiba sa kanilang pisikal at kemikal na komposisyon, ang antas ng kontaminasyon at ang paraan ng paglilinis na kinakailangan. Ayon sa antas ng polusyon, ang mga ito ay inuri sa tatlong kategorya. Ang bawat kategorya ay nahahati sa dalawang subgroup: A at B, kung saan ang tubig ng subgroup A ay mas mahusay sa kalidad kaysa sa subgroup B.
Ang wastewater mula sa produksyon ng asukal ay naglalaman ng malaking bilang ng organikong bagay, at ang kanilang paglilinis sa mga natural na kondisyon ay nauugnay sa ilang mga paghihirap, ay nangangailangan ng makabuluhang mga lupang lugar at makapagbibigay masamang impluwensya sa kapaligiran. AT mga nakaraang taon nakabuo ng maraming paraan biological na paggamot at mga kaugnay na kagamitan para sa kanilang pagpapatupad. Ang kasalukuyang iminungkahing pamamaraan ng paglilinis ay pangunahing batay sa anaerobic at aerobic na proseso para sa agnas ng mga dumi ng dumi sa alkantarilya mula sa mga pabrika ng asukal at almirol.
Makabagong teknolohiya Ang paggamot sa wastewater ay binubuo sa sunud-sunod na paghihiwalay ng mga impurities na nakapaloob sa kanila sa pamamagitan ng mekanikal, anaerobic at aerobic na pamamaraan. Kasabay nito, ang anaerobic na pamamaraan ay isang bagong proseso sa teknolohiya ng wastewater treatment. Ang proseso ng anaerobic purification ay nangangailangan ng pagpapanatili ng mga temperatura sa hanay na 36-38 0 С para sa pagpapatupad nito, na nauugnay sa karagdagang pagkonsumo ng init. Ang pagkakaiba nito mula sa malawakang aerobic na pamamaraan ay namamalagi pangunahin sa minimal na paglaki ng biosludge at ang conversion ng carbohydrate-containing impurities sa biogas, ang pangunahing bahagi nito ay methane.
Proseso ng aerobic
C 6 H 12 O 6 + O 2 ---- CO 2 + H 2 O + Bioprecipitate + Heat (6360 kJ).
anaerobic na proseso
C 6 H 12 O 6 ---- CH 4 + CO 2 + Bioprecipitate + Heat (0.38 kJ).
Ang mga anaerobic na pamamaraan ay nahahati sa apat na pangunahing grupo ayon sa uri ng mga reaktor na ginagamit sa mga proseso ng paglilinis:
Sa recirculation ng biosludge (activated sludge):
Na may isang layer ng anaerobic sediment at ang panloob na sedimentation nito;
Sa inert fillers para sa biosludge;
Espesyal.
Ang wastewater na napapailalim sa anaerobic treatment ay dapat maglaman ng kaunting mga mekanikal na dumi at mga sangkap na pumipigil sa prosesong methanogenic. Ang isang hydrolysis-acid phase ay dapat pumasa sa kanila, at bilang karagdagan, ang wastewater ay dapat magkaroon ng isang tiyak na halaga ng pH at isang temperatura sa hanay na 36-38 0 С.
Ito ay pinaniniwalaan na ang anaerobic treatment method ay economically beneficial para sa wastewater na may polusyon na higit sa 1.2-2.0 g/dm 3 BOD 5 (biological oxygen demand). Ang pinakamataas na limitasyon ng polusyon ay hindi limitado. Ito ay maaaring katumbas ng 100 g / dm 3 COD (chemical oxygen demand).
Kabilang dito ang:
A) Labis na sariwang tubig mula sa tangke ng presyon, mula sa paglamig ng massecuite sa mga massecuite mixer, mula sa mga bomba at iba pang mga pag-install na may temperatura sa ibaba 30 ° C. Ang mga tubig na ito ay hindi nangangailangan ng paggamot upang maibalik sa produksyon;
B) Barometric, ammonia at iba pa na may temperaturang higit sa 30°C. Upang maibalik ang mga tubig na ito, kinakailangan ang pre-cooling at aeration.
Sa kategorya ng wastewater II isama ang conveyor-washing water mula sa hydraulic conveyor at beet washers. Ang muling paggamit ng mga tubig na ito sa produksyon ay nangangailangan ng kanilang paunang mekanikal na paglilinis sa pamamagitan ng pag-aayos sa mga espesyal na tangke ng sedimentation.
Sa kategorya ng wastewater III kasama ang: bagasse water, putik nito, laver water, conveyor-washing water sludge, liquid filtration sludge, sambahayan, fecal at iba pa mapaminsalang tubig. Ang Category III water treatment ay nangangailangan ng biyolohikal at pinagsamang mga pamamaraan ng paggamot sa naaangkop na mga tangke ng sedimentation at mga filtration field.
Sa mga umiiral na pabrika ng asukal, ang mga sumusunod na pangunahing tagapagpahiwatig ng balanse ng tubig (% ng timbang ng mga beets) ay kinuha bilang batayan: sariwang tubig na paggamit mula sa isang reservoir - 164; ang bilang ng mga recycled na tubig ng kategorya I - 898; II kategorya -862; wastewater ng kategorya III - 170 o 110, sa kondisyon na ang suspensyon ng conveyor-washing sludge ay naayos sa vertical settling tank-thickeners Sh1-POS-3 at ang decantate ay ibinalik sa kategorya II water recirculation circuit.
Para sa mga bagong gawang pabrika ng sugar beet, ang pagkonsumo ng sariwang tubig para sa mga pangangailangan sa produksyon ay hindi dapat lumagpas sa 80% ng timbang ng mga beet, at ang dami ng ginagamot na pang-industriyang wastewater na itinatapon sa natural na mga katawan ng tubig ay hindi dapat lumampas sa 75% ng timbang ng mga beet.
Kapag pinag-aaralan ang kalidad ng pang-industriya at basurang tubig, ang kanilang temperatura, kulay, amoy, transparency, mga katangian ng sediment, nasuspinde na solidong nilalaman, dry residue, pH, kabuuang alkalinity (acidity), oxidizability, biochemical oxygen demand (BOD), kemikal na pangangailangan ng oxygen ( COD) ay tinutukoy , konsentrasyon ng ammonia, nitrates, chlorides at iba pang mga tagapagpahiwatig.
Layunin - master ang mga pamamaraan ng kalidad ng kontrol ng pang-industriya (sariwa) at basurang tubig.
Ang mga materyales ng VION ay ginagamit para sa paglilinis ng basura ng bentilasyon mga emisyon ng gas industriya mula sa mga natutunaw na sangkap, aerosol ng mga acid at asin mabigat na bakal, kung saan ang mga ito ay pangunahing ginagamit sa anyo ng mga non-woven needle-punched fabrics.
Pag-unlad:
Timbangin ang 2 gr. cation exchanger VION KN-1 (tuyo). Ibuhos sa isang burette. Ipasa sa column na puno ng cation exchanger ang unang solusyon ng CuCl 2 (3.6 mmol/l). Susunod, pinupunit namin ang mga sample ng 50 ml sa pamamagitan ng titration. Batay sa pamamaraan (sugnay 3.1), tinutukoy namin optical density sample at hanapin ang konsentrasyon ng tanso. Ang mga resulta ay ipinakita sa talahanayan 3.5.
Talahanayan 3.5
|
С, mmol/l |
||||
Inilagay namin ang pag-asa ng konsentrasyon ng tanso sa filtrate sa dami ng solusyon na dumaan sa ion exchanger.
kanin. 3.4
Ang proseso ng pagsipsip ay binubuo sa kumpletong pagsipsip ng mga unang bahagi ng mga cation ng cation exchanger, at ang rehiyon ng pagsipsip ay unti-unting gumagalaw sa kahabaan ng haligi patungo sa labasan. Pagkatapos nito, darating ang isang sandali kapag, dahil sa pag-ubos ng kapasidad ng cation exchanger, ang mga cation ay nagsisimulang umalis sa haligi. Makikita mula sa graph na ang konsentrasyon ng tanso sa labasan ng haligi ay unti-unting tumataas at may anyo ng isang hugis-S na kurba, mula sa zero na konsentrasyon hanggang sa pinakamataas. Ang kurba na ito ay umaabot sa mababang konsentrasyon ng asin.
Ang halaga ng tanso na hinihigop ng haligi hanggang sa ganap na puspos ang cation exchanger ay kinakalkula bilang ang lugar ng figure na nalilimitahan ng hugis-S na kurba at ang tuwid na linya pinakamataas na konsentrasyon:
n = ?Vi*(Cmax - Ci) (3)
kung saan ang Vi = 50 ml,
Cmax = 3.6mmol
n1 = 2.20 mmol.
Kalkulahin ang volumetric na kapasidad ng cation exchanger:
s1 \u003d n1 / m c \u003d 2.20 / 2 \u003d 1.10 mmol / g. cation exchanger.
Ang talakayan ng mga resulta
Sa panahon ng gawaing pang-eksperimento tinukoy ang kabuuang kapasidad ng pagpapalitan ng tatlong magkakaibang cation exchanger (KU-2-8, KU-1, VION KN-1). Ang mga resulta ay ipinapakita sa Figure 3.5.
Ang kabuuang kapasidad ng palitan ng cation exchanger ay proporsyonal sa lugar ng figure na nalilimitahan ng S-shaped curve at ang direktang maximum na konsentrasyon. Tulad ng makikita mula sa figure 3.5. Ang mga kapasidad ng iba't ibang mga palitan ng ion ay iba at mas mababa kaysa sa kabuuang kapasidad ng pagpapalitan ng mga palitan ng kation na idineklara sa pasaporte. Kaya, ang kabuuang kapasidad ng palitan ng KU-2-8 cation exchanger ay natagpuan sa eksperimento na 28% na mas mababa kaysa sa halaga ng pasaporte, ang kabuuang kapasidad ng palitan ng KU-1 ay 57% na mas mababa kaysa sa halaga ng pasaporte, at ang POE ng Ang VION KN-1 cation exchanger ay 39% na mas mababa. Ang mga data na ito ay dapat isaalang-alang kapag kinakalkula at pagdidisenyo ng mga ion exchanger at filter.
