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艾塔带你了解离子交换速度

发布时间:2019-08-29 浏览:0

离子交换平衡,是在某种具体条件下离子交换量达到的极限情况。在实际使用中,总是希望离子交换设备能在水的高流速下运行,所以反应的时间是有限的,不可能让离子交换达到完美的平衡状态。为此,研究影响离子交换速度的因素,有重要的实际意义。
 
艾塔离子色谱仪GI-1100为台式一体机,系统由电动进样阀、恒流泵、电导检测器、柱温箱、抑制器、分离柱等主要部件单元组成,仪器整体性好,操作简单、维护方便。
 
 
1. 离子交换动力学过程
 
离子交换过程,是在水中离子和离子交换树脂的可交换基团间进行的。树脂的可交换基团不规则地分布在每一颗粒中,它不仅结合在树脂颗粒的表面,而且大量存在于树脂颗粒的内部,所以离子交换的进行过程是比较复杂的,因为它不单是离子间交换位置的问题,还有离子在水中扩散到颗粒内部的过程。至于离子交换化学反应本身的速度,属于离子间的瞬时反应,所以通常说的离子交换速度,不单指此种化学反应,而是表示水溶液中离子的扩散速度(即动力学过程)。
 
2.在某种具体条件下,这些步骤的速度是不相同的,而往往其中某一步的速度特别慢,这个步骤称为速度控制步骤。离子交换的速度控制步骤通常是膜扩散或内扩散。
 
艾塔离子色谱仪GI-1100一直广受好评,基于用户需求,可以方便地测试不同基体样品中的阴离子、阳离子及其他极性物质。

3.工艺条件对离子交换速度的影响
 
(1)树脂交换基团。离子间的化学反应速度是瞬时,所以一般说来,树脂交换基团的不同并不影响到交换速度。例如磺酸型阳离子交换树脂,不论其呈H、Na或其他的形态,对各种阳离子间的交换速度都很快,彼此的差别也非常小。
对于会形成弱电解质的离子交换树脂,情况则不同,像H型和盐型的交换速度就会有很大的差别。其中H型羧酸型交换树脂交换反应的速度之所以特别慢,是因为其颗粒内孔眼的直径较小,离子在孔眼内进行内扩散速度很慢。这可以由它的视密度大于盐型羧酸型交换树脂的视密度来证明。
(2)树脂的交联度。交联度对内扩散的影响比对膜扩散大,因为它对树脂网孔的大小有很大影响。树脂的交联度越大,网孔越小,则其颗粒内扩散越慢,交换速度越慢。
(3)树脂的颗粒。树脂颗粒越小,交换速度越快。这是因为树脂的颗粒越小,内扩散的距离越短;同时颗粒越小,也等于扩大了膜扩散的表面积,从而加快交换速度。但树脂颗粒也不宜过小,因为大小会增大水流通过树脂层的阻力,且在反洗运行时容易流失。(4)溶液的浓度。溶液浓度是影响扩散速度的重要因素,浓度越大,扩散速度越快。水溶液中离子浓度对内扩散和膜扩散有不同程度的影响。
(5)水温。提高水温能同时加快内扩散和膜扩散,所以离子交换设备运行时,规定水温保持在20~40℃,但也不能过高,因为水温过高会影响到交换剂的热稳定性,特别市强碱性阴树脂不耐高温。
(6)搅拌或提高流速。树脂颗粒表面的水膜厚度与水力条件有关,水搅动越激烈,水膜就越薄。交换过程中的搅拌或提高水的流速,只能加快膜扩散,但不能影响内扩散。在离子交换器运行中提高水的流速不仅可以提高设备出力,还可以较快离子交换速度。
由于再生过程是颗粒内扩散控制,所以增加再生流速并不能加快交换速度,却减少了再生液与树脂的接触时间。因此再生过程多在较低的流速下进行。
(7)离子的本性。它对内扩散的速度影响较大。离子水合半径越大,内扩散越慢;离子电荷数越多,内扩散越慢。根据实验结果,阳离子增加一个电荷,其内扩散速度约减慢为原来的1/10。
 
影响阴离子交换速度的因素与阳离子交换现象十分相似。在稀溶液中,对于强碱性树脂,膜扩散是主要的。树脂的交联度和离子的电荷对阴离子在树脂颗粒内部的扩散速度影响比对阳离子的影响要小得多,如阴离子每增加一个电荷对其内扩散的影响程度仅为阳离子的1/2或1/3。当树脂的交联度从5%增加到15%时,一价阳离子的内扩散速度降低约为原来的1/10,而一价阴离子内扩散速度通常仅降低为原来的1/2。
大孔型树脂,其内扩散的速度要比普通树脂的快得多。
 
艾塔离子色谱仪操作简单,直观易懂,选用智能双极电导检测器,确保检测谱图描述的真实性,检测结果的准确性。
 
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