Didelė naftos ir dujų enciklopedija. Katijono keitiklio suminės dinaminės mainų talpos nustatymas
6. Galiojimo termino apribojimas panaikintas pagal Tarpvalstybinės standartizacijos, metrologijos ir sertifikavimo tarybos protokolą N 5-94 (IUS 11-12-94)
7. LEIDIMAS (2002 m. sausio mėn.) su pakeitimais (IUS 3-91)
Šis standartas taikomas jonų mainams ir apibrėžia dinaminio mainų pajėgumo nustatymo metodus visiškai regeneruojant jonų keitiklį ir esant tam tikram regeneruojančios agento srautui.
Metodai susideda iš jonų kiekio, sugerto iš darbinio tirpalo, išbrinkusio jonų keitiklio tūrio vieneto, nepertraukiamo tirpalo tekėjimo per jonų keitiklio sluoksnį metu, nustatymas.
1. MĖGINIŲ ĖMIMO METODAS
1. MĖGINIŲ ĖMIMO METODAS
1.1. Mėginių ėmimo metodas nurodytas konkrečių gaminių norminiuose ir techniniuose dokumentuose.
1.2. Jonų keitikliams, kuriuose drėgmės masės dalis mažesnė nei 30%, imamas mėginys (100 ± 10) g. Išbrinkimui mėginys dedamas į 600 cm 3 talpos stiklinę ir užpilamas sočiuoju natrio chlorido tirpalas, kuris turi padengti jonų keitiklio sluoksnį pertekliniu būdu, atsižvelgiant į jo patinimą. Po 5 valandų jonų keitiklis nuplaunamas distiliuotu vandeniu.
1.3. Jonų mainams su masės dalis daugiau kaip 30 % drėgmės, į 600 cm 3 talpos stiklinę paimamas mėginys (150 ± 10) g ir pilamas 200 cm 3 distiliuoto vandens.
2. REAGENTAI, TIRPALAI, SANDĖLIAI, INSTRUMENTAI
Distiliuotas vanduo pagal GOST 6709 arba demineralizuotas vanduo, atitinkantis GOST 6709 reikalavimus.
Bario chloridas pagal GOST 742, chemiškai grynas, tirpalas, kurio masės dalis yra 10%.
Kalcio chloridas 2-vandeninis, chemiškai grynas, koncentracijų (СаСl=0,01 mol/dm (0,01 N) ir (СаСl)=0,0035 mol/dm (0,0035 N) tirpalai.
Vandenilio chlorido rūgštis pagal GOST 3118, chemiškai gryna, tirpalai, kurių masės dalis 5% ir koncentracijos (HCl) = 0,5 mol / dm (0,5 N), (HCl) = 0,1 mol / dm (0, 1 N) ir (HCl) )=0,0035 mol/dm (0,0035 N).
Sieros rūgštis pagal GOST 4204, chemiškai gryna, tirpalai, kurių masės dalis yra 1%, koncentracija (HSO) = 0,5 mol / dm (0,5 N).
Natrio hidroksidas pagal GOST 4328, chemiškai grynas, tirpalai, kurių masės dalis yra 2, 4, 5%, koncentracijos (NaOH) = 0,5 mol / dm (0,5 N), (NaOH) = 0,1 mol / dm (0,1 N), (NaOH) = 0,0035 mol/dm (0,0035 N).
Natrio chloridas pagal GOST 4233, chemiškai grynas, sotus tirpalas ir koncentracinis tirpalas (NaCI)=0,01 mol/dm (0,01 N).
Mišrus indikatorius, kurį sudaro metilo raudonasis ir metileno mėlynasis arba metilo raudonasis ir bromkrezolio žalias, yra paruoštas pagal GOST 4919.1.
Indikatorius metiloranžinė arba metilo raudona, tirpalas, kurio masės dalis yra 0,1%, paruošiamas pagal GOST 4919.1.
Indikatorius fenolftaleinas, alkoholio tirpalas, kurio masės dalis yra 1%, yra paruoštas pagal GOST 4919.1.
Cheminis kalkių absorberis KhPI-1 pagal GOST 6755 arba natrio kalkės.
Vamzdis (kalcio chloridas) pagal GOST 25336.
Stiklinė 1000 pagal GOST 1770.
Balionai pagal GOST 1770 1-4 versijas, kurių tūris yra 100 ir 250 cm3, ir 1, 2 versijas, kurių talpa 500 ir 1000 cm3.
Bet kokio dizaino akiniai B arba H pagal GOST 25336, kurių talpa 600 ir 1000 cm.
Kolbos Kn-1-250 pagal GOST 25336.
Pipetės 2-2-100, 2-2-25, 2-2-20 ir 2-2-10 pagal NTD.
Biuretės pagal NTD 1, 2 tipus, 1-5 versijas, 1, 2 tikslumo klasės, 25 arba 50 cm 3 talpos, kurių padalijimo vertė ne didesnė kaip 0,1 cm ir 1, 2 tipų biuretės, vykdymas 6 , 1, 2 tikslumo klasės, kurių talpa 2 arba 5 cm, kurių padalijimo reikšmė ne didesnė kaip 0,02 cm.
1, 2 matavimo kolbos pagal GOST 1770, 1, 2 tikslumo klasės, 10, 25 ir 100 cm3 talpos.
Sietas su valdymo tinkleliu 0315K pagal GOST 6613 su 200 mm skersmens apvalkalu.
Puodelis ChKTs-5000 pagal GOST 25336 arba pagamintas iš polimerizacinės medžiagos, pakanka į jį įdėti sietą.
Laboratorinę įrangą (žr. brėžinį) sudaro butelis 1 ir stiklinė kolonėlė 6, kurių vidinis skersmuo yra (25,0 ± 1,0) mm, o aukštis ne mažesnis kaip 600 mm, siekiant nustatyti dinaminio mainų pajėgumą visiško jonų regeneracijos sąlygomis. šilumokaitį, kurio vidinis skersmuo yra (16,0 ± 0,5) mm, o aukštis – ne mažesnis kaip 850 mm, kad būtų galima nustatyti regeneruojančios medžiagos srautą tam tikromis sąlygomis. Į apatinę kolonėlės dalį įlituojamas FKP POR 250 XC tipo filtras 7 pagal GOST 25336 arba kitas rūgštims ir šarmams atsparus filtravimo įrenginys, nepralaidus didesniems kaip 0,25 mm jonito grūdeliams ir turintis mažą atsparumą filtravimui. Kolonėlė su buteliuku sujungiama naudojant stiklinį vamzdelį 3 ir guminę žarną 4 su varžtu 5. Kad anglies dioksidas iš oro nepatektų į natrio hidroksido tirpalą, kalcio chlorido vamzdelis 2 su absorberiu KhPI-1 yra sumontuotas butelio kamštyje.
Laboratorijos įrengimas
Leidžiama naudoti kitas matavimo priemones, kurių metrologinės charakteristikos ne prastesnės nei nurodytos, taip pat ne žemesnės kokybės reagentus nei nurodyta.
3. DINAMINIO MAITINIMO PAJĖGUMO NUSTATYMO METODAS VISIŠKAI ATGAUJANT IONITĄ
3.1. Pasiruošimas testui
3.1.1. Paruošimas bandymui atliekamas pagal GOST 10896 ir po paruošimo jonų keitiklis laikomas uždarytoje kolboje po distiliuoto vandens sluoksniu.
Katijonitinės dervos klasės KU-2-8chS ir anijonų mainų dervos klasės AV-17-8chS nėra paruoštos bandymams pagal GOST 10896.
3.1.2. Iš kolbos vandeninės suspensijos pavidalo jonų keitiklio mėginys perpilamas į 100 cm 3 talpos cilindrą ir jonų mainų sluoksnis sutankinamas bakstelėjus į kietą cilindro dugno paviršių, kol susitraukimas nustos. Jono keitiklio tūris reguliuojamas iki 100 cm 3 ir distiliuoto vandens pagalba jonų keitiklis perkeliamas į kolonėlę, užtikrinant, kad tarp jono keitiklio granulių nepatektų oro burbuliukų. Vandens perteklius nupilamas iš kolonėlės, paliekant 1-2 cm aukščio sluoksnį virš jonokaičio lygio.
3.1.3. Kolonėlėje esantis jonų keitiklis plaunamas distiliuotu vandeniu, leidžiant jį iš viršaus į apačią 1,0 dm/h greičiu. Šiuo atveju anijonų keitiklis plaunamas nuo šarmo (fenolftaleinu), o katijonų keitiklis iš rūgšties (metiloranžiniu).
3.1.4. Hidroksilo formos stiprios bazinės anijoninės dervos greitai įkraunamos ir nuplaunamos vandeniu be anglies dioksido.
3.2. Testo atlikimas
3.2.1. Jonų keitiklių dinaminės mainų talpos nustatymas susideda iš kelių ciklų, kurių kiekvienas apima tris vienas po kito einančius veiksmus – prisotinimą, regeneraciją, plovimą, kurių sąlygos pateiktos lentelėje.1.
1 lentelė
Dinaminio mainų pajėgumo nustatymo sąlygos visiškai regeneravus jonų keitiklį
Rodiklis | Jonitų klasė | Darbinis tirpalas jonų keitiklių prisotinimui | Sodrumo valdymas | Regeneruojantis | |||
sočiųjų | skalbti- | regene- |
|||||
Dinaminis mainų pajėgumas prieš prasiveržimą () | Stipriai - | Kalcio chloridas (CaCl) = 0,01 mol/dm (0,01 N) | Iki kalcio jonų koncentracijos filtrate (Ca)=0,05 mmol/dm (0,05 mg ekv/dm) nustatoma pagal GOST 4151. | Vandenilio chlorido rūgštis, tirpalas, kurio masės dalis 5% | |||
Stipriai - | Natrio chloridas (NaCl) = 0,01 mol/dm (0,01 N) | Kol šarmo koncentracija nesumažės 0,5 mmol / dm (0,5 mg ekv / dm), palyginti su maksimalia stabilia verte filtrate [mišrus indikatorius, titravimo tirpalas, druskos rūgšties koncentracija (HCl) = 0,01 mol / dm (0,01 N.) ] ir tol, kol chloro jonų kiekis nepadidės, palyginti su jo stabiliu kiekiu filtrate (nustatoma pagal GOST 15615) | Natrio hidroksidas, tirpalas, kurio masės dalis 5 % | ||||
silpnas- | Kol filtrate atsiras rūgštis (metiloranžinis) | ||||||
Visas dinaminis mainų pajėgumas () | silpnas- | Druskos rūgštis (HCl) = 0,1 mol/dm (0,1 N) | Prieš išlyginant filtrato koncentraciją su darbinio tirpalo koncentracija | Natrio hidroksidas, tirpalas, kurio masės dalis 2 % | |||
Pastabos:
1. Nustatant Ca jonų koncentraciją pagal GOST 4151
2. Savitoji apkrova – tai per 1 valandą per jonų keitiklio tūrį prasiskverbiančio tirpalo tūris, pvz., 5 dm/dmh atitinka filtravimo greitį, per kurį praeina 500 cm tirpalo (8,3 cm/min). 100 cm jonų keitiklio per 1 val.
3. Filtravimo greitis nustatomas matavimo cilindre išmatuojant per tam tikrą laiko intervalą gauto filtrato tūrį.
Tirpalai ir vanduo tiekiami iš viršaus į apačią. Kai AN-1 ir AN-2FN klasių anijonitas yra prisotintas, tirpalai tiekiami iš apačios į viršų.
3.2.2 Prieš atliekant prisotinimo, regeneravimo ir plovimo operacijas, kolonėlė pripildoma atitinkamu tirpalu. Tirpalo sluoksnis virš jonų keitiklio turi būti (15 ± 3) cm.
3.2.3. Po prisotinimo, regeneravimo ir plovimo kolonėlėje virš jonokaičio paliekamas 1–2 cm aukščio skysčio sluoksnis.
3.2.4. Kolonėlė su jonituku pripildoma darbiniu tirpalu, skirta konkrečiai jonų keitiklio klasei (žr. 1 lentelę), kad tirpalo sluoksnis virš jonų keitiklio būtų (15±3) cm, ir parenkamas tinkamas filtravimo greitis.
Kai darbiniai tirpalai, kurių koncentracija yra 0,1 mol / dm (0,1 N), leidžiami per kolonėlę su jonų keitikliu, filtratas surenkamas į 250 cm 3 talpos cilindrus, kurių koncentracija yra 0,01 mol / dm (0,01 N). ) - 1000 cm talpos cilindruose.Antrojo ir paskesnių prisotinimo ciklų, prieš atsirandant darbinio tirpalo jonams filtrate (nustatoma po pirmojo ciklo), filtratas surenkamas porcijomis po 100 ir 250 cm3, atitinkamai darbinio tirpalo koncentracijos.
3.2.5. Iš kiekvienos filtrato dalies paimamas mėginys ir prisotinimas kontroliuojamas pagal 1 lentelę.
3.2.6. Dalyje filtrato pasirodžius darbinio tirpalo jonams, apskaičiuojamas bendras filtrato tūris.
3.2.7. Norint nustatyti bendrą dinaminio mainų pajėgumą, tirpalas toliau praleidžiamas tol, kol filtrato koncentracija susilygina su darbinio tirpalo koncentracija. Prisotinimo kontrolė šiuo atveju atliekama titruojant mėginį rūgšties tirpalu (natrio hidroksidu) su mišriu indikatoriumi, kol pasikeis spalva.
3.2.8. Prieš regeneraciją jonų keitiklis kolonoje atlaisvinamas distiliuoto vandens srove iš apačios į viršų, kad judėtų visi jonokaičio grūdeliai. Prieš prisotinimo operaciją atliekamas katijonų keitiklio KU-1 ir AN-1 ir AN-2FN anijonų keitiklio atlaisvinimas.
3.2.9. Jonų keitiklis regeneruojamas rūgšties tirpalu (natrio hidroksidu) 1 lentelėje nurodytu greičiu. Filtratas nuolat renkamas porcijomis su 250–1000 cm 3 cilindru, įlašinant 3–4 lašus indikatoriaus. Kai filtrate atsiranda rūgštis (natrio hidroksidas), jos koncentracija nustatoma vėlesnėmis dalimis. Norint kontroliuoti filtratą, pipete arba matavimo kolba imamas mėginys ir titruojamas rūgšties tirpalu (natrio hidroksidas) koncentracijos (HCl, HSO) = 0,5 mol / dm (0,5 N), (NaOH) = 0,5 mol / dm ( 0 .5 n.) esant indikatoriui
3.2.10. Rūgšties tirpalas (natrio hidroksidas) leidžiamas tol, kol filtrato koncentracija bus lygi regeneruojančio tirpalo koncentracijai.
3.2.11. Po regeneracijos jonų keitiklis plaunamas distiliuotu vandeniu, kol jis tampa neutralus metilo apelsino (fenolftaleino) atžvilgiu 1 lentelėje nurodytu greičiu. Tada jonų keitiklis 1 valandą laikomas distiliuotame vandenyje ir dar kartą patikrinamas filtratas. Jei filtratas nėra neutralus, derva vėl nuplaunama.
3.2.12. Dinaminio mainų pajėgumo nustatymas baigiamas, jei per paskutinius du ciklus gaunami rezultatai, kurių neatitikimas neviršija 5% vidutinio rezultato.
3.2.13. Anijonų mainų dervos AV-17-8chS dinaminis mainų pajėgumas nustatomas dviem lygiagrečiais mėginiais pirmajame prisotinimo cikle, prieš atsirandant darbinio tirpalo jonams filtrate. Filtratas surenkamas porcijomis po 250 cm3. Rezultatas imamas kaip dviejų nustatymų rezultatų aritmetinis vidurkis, kurių leistinas neatitikimas neviršija 5% vidutinio rezultato.
(Pakeitimas, IUS 3-91).
4. DINAMINIO MAITINIMO PAJĖGUMO NUSTATYMO METODAS, KURIOJAME SUVARTOJAMOS ATSTATYMOSIOS MEDŽIAGOS
4.1. Pasiruošimas testui
4.1.1. Jonitas, parinktas pagal 1.2 ir 1.3 punktus, atskiriamas nuo smulkių frakcijų šlapiuoju sijojimu pagal GOST 10900, naudojant sietą su tinkleliu N 0315K.
4.1.2. Persijota anijonų mainų derva dedama į stiklinę, įpilama 500 ml natrio hidroksido tirpalo, kurio masės dalis yra 4%, ir sumaišoma. Po 4 valandų hidroksido tirpalas nusausinamas, o anijonokaitis plaunamas vandeniu iki šiek tiek šarminės reakcijos fenolftaleino atžvilgiu ir perkeliamas į kolonėlę, kaip nurodyta 3.1.2 punkte.
4.1.3. Sijotas katijonių keitiklis nuo suspensijos ir drumstumo nuplaunamas distiliuotu vandeniu dekantuojant, kol atsiranda skaidrus plovimo vanduo, ir perpilamas į kolonėlę pagal 3.1.2 punktą.
4.2. Testo atlikimas
4.2.1. Jonų keitiklių dinaminės mainų talpos nustatymas prieš darbo tirpalo jonų atsiradimą filtrate () susideda iš kelių ciklų, kurių kiekvienas apima tris iš eilės operacijas – prisotinimą, regeneraciją, plovimą, kurių sąlygos pateiktos 2 lentelėje. Tirpalai ir vanduo tiekiami iš viršaus į apačią. Skysčio sluoksnio aukštis virš jonų keitiklio lygio nustatomas taip, kaip nurodyta 3.2.2 ir 3.2.3 punktuose.
2 lentelė
Sąlygos nustatyti jonų mainų dinaminį pajėgumą esant tam tikram regeneruojančios agento srautui
Jonitų klasė | Regeneruojantis | Specifinio regeno suvartojimo norma | Skalbimo kontrolė | Darbinis tirpalas jonų keitikliui prisotinti | Sodrumo valdymas | Filtravimo greitis |
||
bjaurus - | plovimas | reg- |
||||||
Stipriai | Iki likutinės rūgšties koncentracijos filtrate, ne daugiau kaip | Kalcio chloridas (СаСl = 0,0035 mol/dm (0,0035 N) | Iki kalcio jonų koncentracijos filtrate daugiau nei (Ca)=0,05 mmol/dm | |||||
silpnas- | Sieros rūgštis, tirpalas, kurio masės dalis 1% | Kol filtrate nebus sulfato jonų (mėginys su BaCl, esant HCl) | Natrio hidroksidas (NaOH) = 0,0035 mol/dm (0,0035 N) | Iki koncentracijos natrio hidroksido (NaOH) filtrate=0,1 mmol/dm | ||||
Stipriai - | Natrio hidroksidas, kurio masės dalis yra 4 % | Iki likutinės natrio hidroksido koncentracijos filtrate ne daugiau kaip (NaOH)=0,2 mmol/dm | Natrio chloridas (NaCI) = 0,01 mol/dm (0,01 N) | Kol šarmo koncentracija sumažės (NaOH)=0,7 mmol/dm | ||||
silpnas- | Natrio hidroksidas, tirpalas, kurio masės dalis 4 % | Iki likutinės natrio hidroksido koncentracijos filtrate ne daugiau kaip (NaOH) = 0,2 mmol / dm (0,2 mg ekv / dm) fenolftaleinui | Vandenilio chlorido (sieros) rūgštis (HCl, HSO) \u003d 0,0035 mol / dm (0,0035 N.) | Iki likutinės rūgšties koncentracijos filtrate ne didesnės kaip (N)=0,1 mmol/dm (0,1 mg ekv/dm), indikatorius sumaišomas, titravimo tirpalas yra natrio hidroksido koncentracija (NaOH)=0,01 mol/dm (0). .01 N.) | ||||
Pastabos:
1. Išreiškiant regeneruojančios medžiagos () savitojo suvartojimo greitį gramais vienam moliui, žodis "mol" reiškia jonų ekvivalento (Na, K, Ca, Mg, Cl, NO, HCO, HSO, molinę masę). CO, SO
ir tt).
2. Faktinis regeneruojančios medžiagos sunaudojimas neturėtų skirtis nuo nurodytos normos daugiau nei 5%.
3. Nustatant Ca jonų koncentraciją pagal GOST 4151, leidžiama naudoti 2-3 lašus chromo-tamsiai mėlynos indikatoriaus ir titruoti Trilono B koncentracijos (NaHCON 2HO) = 0,01 mol / dm (0,01) tirpalu.
4. Savitoji apkrova – tai per 1 valandą per jonų keitiklio tūrį prasiskverbiančio tirpalo tūris.Pavyzdžiui, 5 dm / dmh atitinka filtravimo greitį, kai 500 cm tirpalo praeina per 100 cm jonų keitiklio. per 1 valandą (8,3 cm/min).
5. Filtravimo greitis nustatomas matavimo cilindre išmatuojant per tam tikrą laiką gauto filtrato tūrį.
Siekiant išvengti katijono keitiklio gipso, regeneravimas rūgštimi ir plovimas nuo regeneracijos produktų vykdomas be pertraukų, vengiant tarpų tarp operacijų.
Prieš atliekant kiekvieną paskesnį ciklą, jonų keitiklis atlaisvinamas vandens srove iš apačios į viršų, kad visi jonokaičio grūdeliai judėtų.
4.2.2. Per kolonėlės jonų keitiklį leidžiamas regeneruojantis tirpalas, kurio tūris () kubiniais centimetrais apskaičiuojamas pagal formulę
kur nurodytas regeneruojančios medžiagos savitojo suvartojimo norma, g/mol (g/g ekv.);
- dinaminis mainų pajėgumas; pasirinkti pagal norminę ir techninę dokumentaciją konkrečiam jonitui, mol / m (g ekv / m); AV-17-8, AN-31 ir EDE-10P klasių jonų mainams pirmajam regeneravimui leidžiama padidinti dinaminio mainų pajėgumo vertę iki 3;
yra jonų keitiklio mėginio tūris, cm;
- regeneruojančio tirpalo koncentracija, g/dm.
Regeneruojančio tirpalo kiekis matuojamas prie kolonėlės išleidimo angos cilindru arba stikline. Tada kolonėlė atjungiama, tirpalo lygis virš jonų keitiklio kolonoje nuleidžiamas iki 1–2 cm, o apatinis dangtelis uždaromas.
4.2.3. Po regeneracijos jonų keitikliai plaunami distiliuotu vandeniu, kad pašalintų rūgšties (natrio hidroksido) perteklių 2 lentelėje nurodytu greičiu.
Periodiškai paimkite filtrato mėginį ir titruokite natrio hidroksido (rūgšties) koncentracijos (NaOH, HCl, HSO) = 0,1 mol/dm (0,1 N) tirpalais, esant metilo apelsinui (fenolftaleinui).
Skalbimo kontrolė pagal lentelę.2.
4.2.4. Po plovimo kolonėlė pripildoma darbiniu tirpalu ir soties greitis nustatomas pagal 2 lentelę.
Kai per kolonėlę leidžiami 0,01 mol/dm (0,01 N) koncentracijos darbiniai tirpalai, filtratas surenkamas į 250 ml talpos cilindrą, kurio koncentracija 0,0035 mol/dm (0,0035 N), cilindrą. Naudojama 1000 ml talpos Antrajame ir paskesniuose prisotinimo cikluose, prieš atsirandant darbinio tirpalo jonams filtrate (nustatoma po pirmojo ciklo), filtratas surenkamas atitinkamai 100 ir 250 ml. darbinio tirpalo koncentracijų.
4.2.5. Norint kontroliuoti prisotinimą, iš dalies filtrato paimamas mėginys ir analizuojamas pagal 2 lentelę. Jei analizės rezultatas rodo, kad įsotinimo lygis nepasiekė 2 lentelėje nurodytų verčių, visi ankstesni filtrato mėginiai negali būti tiriami.
4.2.6. Po to, kai dalyje filtrato atsiranda 2 lentelėje nurodytais kiekiais darbinio tirpalo jonų, įsotinimas baigiamas ir apskaičiuojamas bendras filtrato tūris () bei dinaminė mainų talpa.
4.2.7. Jonų keitiklis antrą kartą regeneruojamas ir išplaunamas pagal 4.2.2 ir 4.2.3 punktus.
Apskaičiuojant antrajam ciklui reikalingą regeneravimo agentą, naudokite dinaminio mainų pajėgumo vertę, gautą per pirmąjį ciklą pagal 4.2.6 pastraipą.
Prieš atliekant vėlesnius prisotinimo ciklus, regeneruojančios medžiagos sunaudojimas apskaičiuojamas pagal dinaminio mainų pajėgumo vertę, gautą ankstesniame cikle.
4.2.8. Nustatymas baigiamas, jei per paskutinius du ciklus gaunami rezultatai, kurių leistini neatitikimai neviršija 5% vidutinio rezultato, esant faktiniam regeneruojančios medžiagos sunaudojimui, kuris skiriasi nuo nurodytos normos ne daugiau. nei 5 proc.
5. REZULTATŲ APDOROJIMAS
5.1. Dinaminė mainų talpa () moliais kubiniame metre (g ekv / m), prieš atsirandant darbinio tirpalo jonams filtrate, apskaičiuojama pagal formulę
kur bendras filtrato, praleisto per jonų keitiklį, kol atsiranda darbinio tirpalo jonų tūris, cm;
- jonų keitiklio tūris, žr
5.2. Faktinis regeneruojančios medžiagos () suvartojimas gramais vienam moliui (g / g ekv) absorbuotų jonų apskaičiuojamas pagal formulę
kur regeneruojančio tirpalo tūris, cm;
- regeneruojančio tirpalo koncentracija, g/dm;
- bendras filtrato, praleisto per jonų keitiklį, tūris prieš pasirodant darbinio tirpalo jonams, cm;
- darbinio tirpalo koncentracija, mol / dm (n.
5.3. Bendras dinaminis mainų pajėgumas () moliais kubiniame metre (g ekv / m) apskaičiuojamas pagal formulę
kur bendras filtrato, praleisto per jonų keitiklį, tūris prieš išlyginant filtrato ir darbinio tirpalo koncentracijas, cm;
- darbinio tirpalo koncentracija, mol / dm (n.);
- filtrato dalies tūris, atsiradus darbinio tirpalo jonams (pramušimas), cm;
- tirpalo koncentracija filtrato dalyje po darbinio tirpalo jonų atsiradimo (pralaužimas), mol / dm (n.);
- jonų keitiklio tūris,
5.4. Nustatymo rezultatu imamas paskutinių dviejų ciklų rezultatų aritmetinis vidurkis, kurių leistini neatitikimai neviršija ± 5%, pasikliovimo tikimybe = 0,95.
Pastaba. Išreiškiant jonų mainų dinaminį pajėgumą moliais kubiniame metre, žodis "mol" reiškia jonų ekvivalento molinę masę (Na, K, Ca, Mg, Cl, NO, HCO, HSO, CO, SO, ir tt).
Dokumento tekstą tikrina:
oficialus leidinys
Jonitai. Nustatymo metodai
keitimo pajėgumai: Šešt. GOST. -
Maskva: IPK standartų leidykla, 2002 m
Vandens minkštinimas– procesas, kurio tikslas – pašalinti iš jo kalcio ir magnio katijonus, t.y. sumažinti jo standumą.
Pagal poreikį SANPiN standumas geriamas vanduo neturi viršyti 7 mg-ekv/l, o keliami šilumos perdavimo procesuose dalyvaujančio vandens giluminio minkštinimo reikalavimai, t.y. iki 0,05 ... 0,01 mg-ekv / l. Kogeneracinės elektrinės būgniniams katilams tiekti naudojamo vandens kietumas neturi viršyti 0,005 mg-ekv/l arba 5 µg-ekv/l.
Suminė Mg (II), Ca (II) katijonų ir anijonų, su kuriais tam tikromis sąlygomis gali susidaryti tankias netirpias nuosėdas ant vamzdžių ir aparatų sienelių, koncentracijos mažėjimas vyksta vandens valymo ir vandens valymo sistemose. įvairiais būdais, kurių pasirinkimą lemia šaltinio vandens kokybė, jo valymo poreikis ir techniniai bei ekonominiai sumetimai.
Jonų mainų metodas.
Šis metodas pagrįstas kai kurių medžiagų (katijonų ir anijonų keitiklių) gebėjimu absorbuoti jonus (katijonus ir anijonus) iš vandens mainais į lygiavertį jonų (katijonų ir anijonų) kiekį.
Katijonizacijos procesas yra katijonų mainų procesas. Vandens valymui minkštinimo metu - katijonų mainų katijonai Ca 2+ ir Mg 2+ jonams iš vandens.
Anijonizavimo procesas – atitinkamai anijonai, daugiausia nusūdant ir giliai nusūdant.
Magnetinis vandens apdorojimas.
Esant dideliam kalcio-karbonato kietumui, patartina naudoti magnetinį vandens apdorojimą.
Vandeniui einant per magnetinį lauką, jame susidaro kristalizacijos centrai, kurie didėja ir patenka į nelipnų dumblą, kuris pašalinamas pučiant. Tie. krituliai yra ne ant šildymo paviršiaus sienelių, o vandens tūryje.
Antikalkių efektą įtakoja tokie veiksniai kaip kokybinė ir kiekybinė vandens sudėtis, skysčio judėjimo magnetinio lauko linijomis greitis, magnetinio lauko stiprumas ir vandens buvimo jame laikas.
Sėkmingo magnetinio vandens valymo sąlygos turėtų būti didelis kalcio karbonato ir sulfato kiekis, o laisvojo anglies monoksido IV koncentracija turi būti mažesnė už pusiausvyrą. Taip pat sustiprėja vandenyje esančių geležies oksidų ir kitų priemaišų nuosėdų mažinimo poveikis.
Magnetiniai vandens valymo įrenginiai veikia tiek nuolatinių magnetų, tiek elektromagnetų pagrindu. Prietaisų su nuolatiniais magnetais trūkumas yra tas, kad karts nuo karto juos tenka išvalyti nuo feromagnetinių priemaišų. Elektromagnetai valomi nuo geležies oksidų atjungiant juos nuo elektros tinklo.
Vandens greitis magnetiniame lauke jo apdorojimo metu neturi viršyti 1m/s. Norint padidinti išvalyto vandens kiekį per laiko vienetą, naudojami prietaisai su sluoksnio magnetiniu apdorojimu.
Magnetinio apdorojimo metodas buvo pritaikytas karšto vandens šildymo tinkluose, šiluminėse elektrinėse, šilumokaičiuose.
Šio metodo pasirinkimas sprendžiant vandens minkštinimo problemą turėtų būti daugiausia grindžiamas jo veiksmingumu valant tam tikros kokybės vandenį - naudojamas kaip pagrindinis, vėlesnis arba kaip papildomas etapas.
Atvirkštinis osmosas.
AT duotas laikas Atvirkštinis osmosas yra plačiausiai naudojamas vandens valymo metodas.
Metodo esmė ta, kad esant aukštam slėgiui, nuo 10 iki 25 atmosferų, į membranas tiekiamas vanduo. Membranos, būdamos selektyvi medžiaga per jas prasiskverbiančių priemaišų atžvilgiu, praleidžia vandens molekules ir nepraleidžia vandenyje ištirpusių jonų.
Taigi, išleidimo angoje, įdiegus atvirkštinį osmosą, gauname du srautus - pirmąjį srautą Tyras vanduo, praeina per membraną, vadinamasis permeatas, o antrasis srautas – vanduo su priemaišomis, kurios nepraėjo pro membraną, vadinamas koncentratu.
Permeatas siunčiamas vartotojui ir sudaro nuo 50 iki 80% tiekiamo vandens tūrio. Jo kiekis priklauso nuo membranos savybių ir jos būklės, šaltinio vandens kokybės ir norimo valymo rezultato. Dažniausiai tai yra apie 70 proc.
Koncentruoti atitinkamai nuo 50 iki 20 proc.
Padidėjus membranos apkrovai, t.y. padidėjus procentiniam santykiui tarp praleisto vandens ir vandens su priemaišomis, membranos selektyvumas mažėja ir pasiekia minimumą, kai nėra koncentrato, t.y. kai visas į atvirkštinio osmoso įrenginį tiekiamas vanduo praeina per membraną.
Atvirkštinio osmoso membranos gaminamos iš specialios struktūros kompozitinės polimerinės medžiagos, kuri leidžia aukštas slėgis praleisti vandenį ir nepraleisti jame ištirpusių jonų ir kitų priemaišų. Didėjant membranos apkrovai, jos tarnavimo laikas sutrumpėja, o pasiekus kritinius parametrus, kai įleidimo skystis su priemaišomis visiškai praeina per membraną, jis sunaikinamas. Vidutinis membranos tarnavimo laikas yra 5 metai.
Membranų paviršius laikui bėgant gali apaugti mikroorganizmais, pasidengti sunkiai tirpių junginių sluoksniu. Atvirkštinio osmoso membranų valymui naudojami rūgščių ir šarmų tirpalai su biocidų priedu.
Plaunant atvirkštiniu osmosu, reikia nepamiršti, kad pusiau pralaidi membrana nėra filtras. Skalavimas turi būti atliekamas tik skysčio tekėjimo kryptimi. Dėl atvirkštinio vandens tirpalo srauto membrana suges.
Vandens valymo reagentiniai metodai.
Reagento vandens valymo metodai daugiausia skirti sekliam vandeniui minkštinti, pridedant reagentų ir paverčiant kietumo druskas į sunkiai tirpius junginius, o po to nusodinant.
Kaip reagentai naudojamos kalkės, soda, kaustinė soda ir kt.. Šiuo metu jos naudojamos nedaug, tačiau bendram supratimui apie virsmo į sunkiai tirpius kalcio ir magnio junginius procesus ir tolimesnį jų nusodinimą panagrinėsime. juos.
Apnašų mažinimas kalkinant.
Metodas taikomas vandeniui, kurio kietumas yra didelis ir nekarbonatinis.
Įpylus kalkių pieno, pakyla vandens pH, todėl ištirpęs anglies dioksidas ir bikarbonato jonai virsta karbonato jonais:
CO 2 + OH - \u003d CO 3 2- + H 2 O,
HCO 3- + OH - \u003d CO 3 2- + H 2 O.
Kai vanduo prisotinamas karbonato jonais, kalcis nusėda:
Ca 2+ + CO 3 2- \u003d CaCO 3 ↓.
Magnis taip pat nusėda padidėjus pH:
Mg 2+ + OH - \u003d Mg (OH) 2 ↓.
Jei karbonatinio kietumo perteklius yra nežymus, tada soda dozuojama kartu su kalkėmis, kurių buvimas sumažina nekarbonatinį kietumą:
CaSO 4 + Na 2 CO 3 \u003d CaCO 3 ↓ + Na 2 SO 4.
Norint visapusiškiau nusodinti magnio ir kalcio katijonus, vandenį rekomenduojama pašildyti iki 30 - 40 laipsnių temperatūros. Jai padidėjus, mažėja CaCO 3 ir Mg(OH) 2 tirpumas. Tai leidžia sumažinti vandens kietumą 1 mekv/l arba mažiau.
Soda-natrio vandens minkštinimo metodas.
Jei nekarbonatinis kietumas yra didesnis nei karbonatinis, būtina pridėti sodos. Jei šie parametrai yra vienodi, sodos dėti gali visai nereikėti.
Kalcio ir magnio bikarbonatai, reaguodami su šarmais, sudaro sunkiai tirpius kalcio ir magnio junginius, soda, vandenį ir anglies dioksidą:
Ca (HCO 3) 2 + 2NaOH \u003d CaCO 3 ↓ + Na 2 CO 3 + 2H 2 O,
Mg (HCO 3) 2 + 2NaOH \u003d Mg (OH) 2 ↓ + Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2.
Magnio bikarbonato reakcijos su šarmu metu susidaręs anglies dioksidas vėl reaguoja su šarmu ir susidaro soda ir vanduo:
CO 2 + NaOH \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O.
nekarbonatinis kietumas.
Kalcio sulfatas ir chloridas reaguoja su soda, susidariusia karbonato kietumo ir šarmo reakcijose bei pridėta soda, sudarydami kalcio karbonatą, kuris nevirsta šarminėmis sąlygomis:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 \u003d CaCO 3 ↓ + 2NaCl,
CaSO 4 + Na 2 CO 3 \u003d CaCO 3 ↓ + Na 2 SO 4
Magnio sulfatas ir chloridas reaguoja su šarmu ir susidaro nusodintas magnio hidroksidas:
MgSO 4 + 2NaOH \u003d Mg (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4,
MgCl 2 + 2NaOH \u003d Mg (OH) 2 ↓ + 2NaCl.
Dėl to, kad bikarbonato reakcijose su šarmu susidaro soda, kuri vėliau reaguoja su nekarbonatiniu kietumu, jos kiekis turi būti koreliuojamas karbonatinio ir nekarbonato kietumo santykiu: jei jie yra vienodi, soda negali būti būti pridėta, su sąlyga, kad W iki > W nk susidaro sodos perteklius, atvirkštinis santykis W su
Kombinuoti metodai.
Įvairių vandens valymo būdų derinys, siekiant sumažinti jo kietumą, kartais duoda gana aukštus rezultatus. Paprastai taip yra dėl aukštų vandens ir garų kokybės reikalavimų.
Pavyzdys būtų atvirkštinio osmoso ir natrio katijonizavimo derinys. Ant katijonų mainų filtrų sumažinamas pagrindinis vandens kietumas, o atvirkštinio osmoso metu jis nusūdomas.
Kitu atveju magnetinis vandens valymas gali pasitarnauti kaip papildomas valymo etapas – instaliacija yra po minkštinimo sistemos ant karšto vandens cirkuliacinio vamzdyno.
Jonų mainai vyksta ant tų adsorbentų, kurie yra polielektrolitai (jonų keitikliai, jonai, jonų mainų dervos).
Jonų mainai vadinamas lygiaverčio jonų mainų jonų mainuose į kitus to paties ženklo jonus tirpale procesas. Jonų mainų procesas yra grįžtamas.
Jonų keitikliai skirstomi į katijonus, anijonus ir amfoterinius jonų keitiklius.
Katijonai- medžiagos, kurių struktūroje yra fiksuotų neigiamo krūvio grupių (fiksuotųjų jonų), šalia kurių yra judrūs katijonai (kontrajonai), kurie tirpale gali keistis su katijonais (81 pav.).
Ryžiai. 81. Polielektrolito (katijonito) matricos su fiksuotais anijonais ir judriais priešionais modelis, kur – yra fiksuoti jonai;
– kojonai, – priešioniai
Yra natūralūs katijonai: ceolitai, permutitai, silikagelis, celiuliozė, taip pat dirbtiniai: didelės molekulinės masės kietieji netirpūs joniniai polimerai, kuriuose dažniausiai yra sulfo grupių, karboksilo, fosfino, arseno ar seleno rūgšties grupių. Rečiau naudojami sintetiniai neorganiniai katijonaičiai, kurie dažniausiai yra aliumosilikatai.
Pagal jonogeninių grupių jonizacijos laipsnį katijonai skirstomi į stipriai rūgščius ir silpnai rūgštinius. Stipriai rūgštūs katijonai gali pakeisti savo mobiliuosius katijonus į išorinius katijonus šarminėje, neutralioje ir rūgštinėje aplinkoje. Silpnai rūgštūs katijonaičiai priešionus keičia kitais katijonais tik šarminėje terpėje. Stipriai rūgštiems priskiriami katijonai su stipriai disocijuotomis rūgščių grupėmis – sulfonrūgštis. Silpnai rūgštiems priskiriami katijonai, turintys silpnai disocijuotų rūgščių grupių – fosforo rūgšties, karboksilo, hidroksifenilo.
anijonų keitikliai- jonų keitikliai, kurių struktūroje yra teigiamai įkrautų jonų grupių (fiksuotųjų jonų), šalia kurių yra judrūs anijonai (kontrajonai), kurie tirpale gali keistis anijonais (82 pav.). Yra natūralių ir sintetinių anijonų keitiklių.
Ryžiai. 82. Polielektrolito (anijonų keitiklio) su fiksuotais katijonais ir judriais priešionais matricos modelis, kur + – fiksuoti jonai;
– kojonai, – priešioniai
Sintetinių anijonų keitiklių makromolekulėse yra teigiamai įkrautų jonų grupių. Silpnai baziniuose anijono keitikliuose yra pirminės, antrinės ir tretinės amino grupės, stipriai baziniuose anijonų keitikliuose yra ketvirtinių onio druskų ir bazių (amonio, piridinio, sulfonio, fosfonio) grupės. Stipriai baziniai anijonai keičiasi judriais anijonais rūgščioje, neutralioje ir šarminėje terpėje, silpnai šarminiai – tik rūgščioje terpėje.
Amfoteriniai jonų mainai turi ir katijonines, ir anijonines jonines grupes. Šie jonų keitikliai gali vienu metu sugerti ir katijonus, ir anijonus.
Kiekybinė jonų keitiklio charakteristika yra pilnas mainų pajėgumas(POE). POE gali būti nustatomas statiniu arba dinaminiu metodu, pagrįstu reakcijomis, vykstančiomis sistemoje „jonokaitis – tirpalas“:
RSO 3 - H + + NaOH → RSO 3 - Na + + H 2 O
RNH 3 + OH - + HCl → RNH 3 + Cl - + H 2 O
Talpa nustatoma pagal jonogeninių grupių skaičių jonų keitiklyje, todėl teoriškai turėtų būti pastovi vertė. Tačiau praktiškai tai priklauso nuo kelių sąlygų. Yra statinis mainų pajėgumas (SOE) ir dinaminis mainų pajėgumas (DOE). Statinis mainų pajėgumas – bendras pajėgumas, apibūdinantis bendrą jonų grupių skaičių (miliekvivalentais) oro sauso jonų keitiklio masės vienetui arba išbrinkusio jonų keitiklio tūrio vienetui. Natūralūs jonų keitikliai turi mažą statinio mainų pajėgumą, neviršijantį 0,2-0,3 mekv/g. Sintetinėms jonų mainų dervoms jis yra 3-5 mekv/g, o kartais siekia 10,0 mekv/g.
Dinaminis, arba darbinis, mainų pajėgumas reiškia tik tą jonų-kepenų grupių dalį, kuri dalyvauja jonų mainuose, vykstančiuose technologinėmis sąlygomis, pavyzdžiui, jonų mainų kolonėlėje esant tam tikram santykiniam jonų mainų ir tirpalo greičiui. Dinaminė talpa priklauso nuo judėjimo greičio, kolonos dydžio ir kitų faktorių ir visada yra mažesnė už statinę mainų talpą.
Norint nustatyti jonų keitiklių statinį mainų pajėgumą, įvairių metodų. Visi šie metodai yra susiję su jonų keitiklio prisotinimu kokiu nors jonu, tada pakeičiant jį kitu jonu ir analizuojant pirmąjį tirpale. Pavyzdžiui, katijonų keitiklį patogu visiškai paversti H + forma (priejonai yra vandenilio jonai), tada nuplauti natrio chlorido tirpalu ir gautą rūgšties tirpalą titruoti šarminiu tirpalu. Talpa lygi į tirpalą perkeltos rūgšties kiekio ir jonokaičio mėginio santykiui.
Taikant statinį metodą, titruojama rūgštis arba šarmai, kurie tirpale atsiranda dėl jonų mainų adsorbcijos.
Dinaminiu metodu POE nustatomas naudojant chromatografines kolonėles. Per kolonėlę, užpildytą jonų mainų derva, leidžiamas elektrolito tirpalas ir registruojama absorbuotų jonų koncentracijos išeinančiame tirpale (eliuate) priklausomybė nuo praleidžiamo tirpalo tūrio (išėjimo kreivė). POE apskaičiuojamas pagal formulę
 ,
| (337) |
kur V bendras – visas tirpalo, kuriame yra rūgšties, išstumtos iš dervos, tūris; su yra rūgšties koncentracija šiame tirpale; m yra jonų mainų dervos masė kolonėlėje.
Jonų mainų pusiausvyros konstanta gali būti nustatyta iš duomenų apie jonų pusiausvyros pasiskirstymą statinėmis sąlygomis (pusiausvyros būsena jonų mainų metu apibūdinama masės veikimo dėsniu), taip pat dinaminiu metodu iš judėjimo greičio. medžiagos zonos virš dervos sluoksnio (eliuentinė chromatografija).
Dėl jonų mainų reakcijos
pusiausvyros konstanta yra
 ,
| (338) |
kur , yra jonų koncentracija jonų keitiklyje; , yra jonų koncentracija tirpale.
Naudodami jonų keitiklius galite suminkštinti vandenį arba gėlinti druskingą vandenį ir gauti jį tinkamu farmacijos reikmėms. Kitas jonų mainų adsorbcijos pritaikymas farmacijoje – jos panaudojimas analitiniais tikslais kaip vieno ar kito analizuojamo komponento išskyrimo iš mišinių metodas.
Problemų sprendimo pavyzdžiai
1. Į 60 ml tirpalo, kurio tam tikros medžiagos koncentracija 0,440 mol/l buvo patalpinta 3 g sverianti aktyvuota anglis, tirpalas su adsorbentu kratomas, kol nusistovi adsorbcijos pusiausvyra, dėl to sumažėjo medžiagos koncentracija. iki 0,350 mol/l. Apskaičiuokite adsorbcijos kiekį ir adsorbcijos laipsnį.
Sprendimas:
Adsorbcija apskaičiuojama pagal (325) formulę:
Pagal (326) formulę nustatome adsorbcijos laipsnį
2. Naudodami duotus difenhidramino adsorbcijos anglies paviršiuje duomenis, grafiškai apskaičiuokite Langmuir lygties konstantas:
Apskaičiuokite difenhidramino adsorbciją, kai koncentracija 3,8 mol/l.
Sprendimas:
Norėdami grafiškai nustatyti Langmuiro lygties konstantas, naudojame šios lygties tiesinę formą (327):
Apskaičiuokite vertes 1/ a ir 1/ su:
Sudarome grafiką koordinatėmis 1/ a – 1/su(83 pav.).
Ryžiai. 83. Langmuir lygties konstantų grafinis apibrėžimas
Tuo atveju, kai taškas X= 0 yra už figūros ribų, naudokite antras būdas y=kirvis+b. Pirmiausia pasirinkite bet kuriuos du taškus, esančius tiesioje linijoje (83 pav.), ir nustatykite jų koordinates:
( )1(0,15; 1,11); ( )2 (0,30; 1,25).
b= y 1 – ax 1 = 0,11 - 0,93 0,15 = 0,029.
Mes tai suprantame b = 1/a¥ \u003d 0,029 μmol / m 2, todėl a¥ \u003d 34,48 μmol / m 2.
Adsorbcijos pusiausvyros konstanta K apibrėžiamas taip:
Apskaičiuokime difenhidramino adsorbciją, kai koncentracija 3,8 mol/l, naudodami Langmuiro lygtį (327):
3. Tiriant benzenkarboksirūgšties adsorbciją ant kieto adsorbento, gauti šie duomenys:
Sprendimas:
Freundlicho lygties konstantoms apskaičiuoti reikia naudoti tiesinę (332) lygties formą, koordinates lg( x/t) – lg su izoterma atrodo kaip tiesi linija.
Raskime lg reikšmes c ir lg x/mįeinant į tiesinę Freindlicho lygtį.
| lg c | –2,22 | –1,6 | –1,275 | –0,928 |
| lg x/m | –0,356 | –0,11 | 0,017 | 0,158 |
Sukuriame grafiką koordinatėmis lg( x/t) – lg su(84 pav.) .
Ryžiai. 84. Freindlicho lygties konstantų grafinis apibrėžimas
Nuo taško X= 0 yra už paveikslo (84) ribų, mes naudojame antras būdas nustatant tiesioginio koeficientus y=kirvis+b(Žr. „Įvadinis blokas. Eksperimentinių duomenų matematinio apdorojimo pagrindai“). Pirmiausia pasirinkite du taškus, esančius tiesėje (pavyzdžiui, 1 ir 2 taškus) ir nustatykite jų koordinates:
( )1 (–2,0; –0,28); ( )2 (–1,0; 0,14).
Tada skaičiuojame nuolydis pagal formulę:
b = y 1 – kirvis 1 = -0,28 - 0,42 (-2,0) = 0,56.
Freundlicho lygties konstantos yra šios:
lg K=b= 0,56;K= 10 0,56 = 3,63;
1/n = a = 0,42.
Apskaičiuokime 0,028 mol/l koncentracijos benzenkarboksirūgšties adsorbciją pagal Freundlicho lygtį (330):
4. Naudodami BET lygtį, pagal azoto dujų adsorbcijos duomenis apskaičiuokite specifinį adsorbento paviršiaus plotą:
Tankiame vienasluoksniame sluoksnyje azoto molekulės užimamas plotas yra 0,08 nm 2 , azoto tankis 1,25 kg/m 3 .
Sprendimas:
Izoterminė lygtis polimolekulinei BET adsorbcijai tiesine forma turi formą (333)
Norėdami sukurti grafiką, apibrėžiame reikšmes:
Sudarome grafiką koordinatėmis – p/p s(85 pav.).
Mes naudojame pirmas būdas(Žr. "Įvadinis blokas. Eksperimentinių duomenų matematinio apdorojimo pagrindai") tiesės koeficientų nustatymui y=kirvis+b. Pagal grafiką nustatome koeficiento reikšmę b, kaip taško, esančio ant tiesės, kurios abscisė lygi 0, ordinatė ( X= 0): b= 5. Pasirinkite tašką tiesėje ir nustatykite jo koordinates:
( )1 (0,2; 309).
Tada apskaičiuojame kampo koeficientą:
Ryžiai. 85. BET polimolekulinės adsorbcijos izoterminės lygties konstantų grafinis apibrėžimas
BET polimolekulinės adsorbcijos izotermos lygties konstantos yra šios:
; .
Išspręsdami lygčių sistemą, gauname a∞ \u003d 6,6 10 -8 m 3 / kg.
Adsorbcijos ribinei vertei apskaičiuoti skiriame a∞ iki 1 mol:
.
Adsorbento specifinio paviršiaus vertė randama pagal formulę (329):
5. Į pradinės koncentracijos KCl tirpalą buvo įdėtas 1 g sveriantis H+ formos polistireninio sulfoninio katijonų keitiklis. su 0 \u003d 100 ekv / m 3 tūris V= 50 ml ir mišinys laikomas iki pusiausvyros. Apskaičiuokite pusiausvyros kalio koncentraciją jonų mainuose, jei jonų mainų pusiausvyros konstanta = 2,5, o bendra katijono keitimo talpa POE = 5 mol-ekv/kg.
Sprendimas:
Norėdami nustatyti jonų mainų konstantą, naudojame (338) lygtį. Dervoje H + jonai pakeičiami lygiaverčiu jonų skaičiumi K
Sulfoninio katijonito masė H + pavidalu nustatoma pagal formulę (337):
Bendras anijonų mainų dervos kiekis OH formoje yra:
Anijonito masė OH formoje taip pat nustatoma pagal formulę (337):
3 puslapis
Didelis jonų mainų greitis leidžia naudoti labai mažo aukščio (5–25 mm) filtrų sluoksnius ir pasiekti 50–90 % visos jonų mainų galios, o ne 20–50 % įprastinio tūrio. filtrai su įprastine jonų keitiklių frakcijine sudėtimi didelio aukščio filtrų sluoksniuose (virš 900 mm), jei gaunamas lygiavertės kokybės filtratas.
Titravimo kreivės, gautos naudojant potenciometrinį metodą, leidžia pateikti pagrindinį cheminis apibūdinimas jonų keitiklis: aktyvių grupių buvimas ir jų disociacijos laipsnis, priklausantis nuo terpės pH, bendras jonų mainų pajėgumas, nustatomas pagal visų aktyvių grupių, sudarančių jonų keitiklį ir patenkančių į reakciją, sumą. , atskirų aktyvių grupių mainų pajėgumas, jonų mainų pajėgumas esant pastoviam terpės pH, taip pat leidžia nustatyti, kokiam tipui priklauso tiriamas jonų keitiklis – rūgštiniam ar šarminiam. Titravimo kreivės gaunamos esant pastoviai druskų koncentracijai, kadangi jonų mainų pajėgumas priklauso nuo terpės pH ir pakeisto jono koncentracijos tirpale.
Jonų mainų kaitaliojimas su redukcijos arba nusodinimo reakcijomis, siekiant paversti ant jonų mainų adsorbuotas medžiagas į nedisociuotą ir netirpią formą, leidžia iš viso sukoncentruoti tokį adsorbuotos medžiagos kiekį, kuris 10–15 kartų viršija bendrą mainų pajėgumą. jonų mainų. Tai ypač svarbu sutelkiant dėmesį į jonų mainus. taurieji metalai, kurio jonai lengvai redukuojami į metalą ir tokia forma nusėda ant jonų mainų.
Mainų pajėgumas yra jonų keitiklio gebėjimo absorbuoti jonus iš tirpalo matas. Bendras jonų mainų pajėgumas (POE) nustatomas pagal maksimalų miligramų jonų ekvivalentų skaičių, kurį gali sugerti 1 g ore sauso jonų keitiklio. Taigi, pavyzdžiui, katijonų keitiklyje KU-2 POE vertė yra maždaug.
Priklausomai nuo nustatymo sąlygų, išskiriami pilni (POE), statiniai (COE) ir dinaminiai (darbiniai) jonų mainų pajėgumai (DOE, ROE). Bendras jonų mainų pajėgumas apibūdinamas bendru jonų keitiklio aktyvių grupių skaičiumi dervos tūrio vienete.
Jonų mainų dinaminio metodo panaudojimo valymo tirpalams efektyvumas užtikrinamas daugiausia naudojant didelės talpos jono keitiklius. Kadangi visas jonų mainų pajėgumas dinaminėmis sąlygomis, kaip žinoma, realizuojamas nepilnai, parenkant optimalias proceso sąlygas, užduotis yra sumažinti skirtumą tarp bendros kolonėlės mainų talpos ir kolonėlės talpos. prieš jonams prasiskverbiant į filtratą. Kita vertus, beveik ne mažiau svarbu pasirinkti jonų keitiklį, nes esant tam tikroms kinetinėms sąlygoms, filtrate pirmiausiai pasirodančio jono fronto nuolydį, be kita ko, lemia ir šio jono prigimtis. Todėl tirpalų gryninimo tikslams reikėtų rinktis tokius jonų keitiklius, kurie pasižymi ne tik dideliu mainų pajėgumu, bet ir didele mažiausiai sorbuoto jono mainų konstantos reikšme. Kokybinė jonų mainų sudėtis neturi reikšmės, nes viena iš mišinio mainų dinamikos ypatybių yra ta, kad mažiau sorbuoto jono priekio nuolydis nepriklauso nuo kitų mišinio komponentų savybių. Šios nuostatos nulemia daug kryžminių jungčių turinčių jonų keitiklių tirpalų nudruskinimui panaudojimo tikslingumą ir nepageidautina naudoti silpnai rūgščius vandenilio pavidalo jono keitiklius.
Jono keitiklio talpa išreiškiama miliekvivalentais (mekv. Nustatant bendrą jonų mainų talpą, nustatomas visų jame esančių keičiamųjų grupių kiekis. Tam naudojamos mažos kolonėlės, pavyzdžiui, centrifuginės tipas parodytas 5.7 pav., arba piltuvėliai su popieriniais filtrais.
Pagal Donnano elektroneutralumo grūde principą maksimalus keičiamų priešionų kiekis nustatomas pagal į matricą įvestų jonogeninių grupių skaičių. Todėl teoriškai galima apskaičiuoti bendrą jonų mainų pajėgumą pagal polimero, turinčio vieną jonogeninę grupę, elementariojo vieneto ekvivalentinį svorį. Pavyzdžiui, sulfonintos dervos, pagamintos stireno ir divinilbenzeno pagrindu, elementinis vienetas atitinka formulę C8H85O3, todėl jo teorinė svorio talpa bus 1000 / 184 2 5 43 mEq 1 g sausos dervos H formos.
Jei filtravimas tęsiamas iki visiško absorbuotų jonų koncentracijų išsilyginimo šaltinio vandenyje ir filtrate momento, tai išnaudojama beveik visa šio jono jono keitiklio sugerties galia. Šis režimas atitinka visos OEP jonų mainų talpos išnaudojimą.
Jei ir toliau leisime tirpalą per jonų mainų sluoksnį, tada ateis momentas, kai tirpalų – pradinių ir tekančių iš filtro – koncentracijos susilygins. Tai leidžia apskaičiuoti bendrą jonito mainų pajėgumą.
Jei ir toliau leisime tirpalą per jonų mainų sluoksnį, tada ateis momentas, kai tirpalų – pradinių ir tekančių iš filtro – koncentracijos bus vienodos. Tai leidžia apskaičiuoti bendrą jonito mainų pajėgumą.
Daug žadanti kryptis yra mišraus sluoksnio katijonų ir anijonų keitiklių naudojimas ant išankstinio plovimo filtrų – vadinamasis paudex procesas. Tokie filtrai daug labiau išnaudoja bendrą jonų mainų pajėgumą.
Iš anksto dėkojame už atsakymą.
C100E yra gelio tipo stipri rūgštinė katijonų mainų derva, pasižyminti dideliu mainų pajėgumu, cheminiu ir fiziniu stabilumu ir puikiomis savybėmis. C100E efektyviai sulaiko suspenduotas daleles, o rūgštinėje (H+) formoje pašalina geležies ir mangano jonus.
Didelė mainų talpa leidžia gauti vandens, kurio bendras kietumas yra 0,05 mekv/l, o puiki jonų mainų kinetika leidžia pasiekti didelius srautus. Naudojant C100E, jonų, sukeliančių vandens kietumą, slydimas normaliomis eksploatavimo sąlygomis paprastai neviršija 1% viso šaltinio vandens kietumo. Šiuo atveju dervos mainų pajėgumas praktiškai nesikeičia, jei vienvalenčių jonų dalis neviršija 25%.
C100E netirpsta rūgščių ir šarmų tirpaluose bei visuose įprastuose organiniuose tirpikliuose. Oksiduojančių medžiagų likučių (pvz., laisvųjų chloro ar hipochlorito jonų) buvimas vandenyje gali sumažinti katijonų mainų dervos dalelių mechaninį stiprumą. C100E yra termiškai stabilus iki 150°C temperatūros, tačiau esant aukštai temperatūrai mažėja katijonų mainų dervos rūgštinėje (H+) formoje mainų talpa.
Specifikacijos
Fizinės savybės | |
skaidrios sferinės gelsvos spalvos dalelės |
|
Pristatymo forma | |
Tūrinis svoris, g/cm3 | |
Savitasis sunkis, g/cm3 | |
Vienodumo koeficientas | |
Granulių dydis, mm (tinklelis) | |
Mainų talpa, g-ekv/l | |
Brinkimas Na + → H + , maks., % | |
Brinkimas Ca 2+ → Na + , max, % | |
Paraiškos sąlygos | |
6–10 (Na forma) |
|
Maksimali darbinė temperatūra, °C | |
Sluoksnio aukštis, cm (in) | |
Darbinis srautas, dervos tūris/val | |
Sluoksnio išsiplėtimas atgalinio plovimo režimu, % | |
NaCl tirpalo koncentracija, % | |
Druskos vartojimas regeneracijai, gr. NaCl /l derva |
TRUMPAS APRAŠYMAS
laisvos vietos virš atsisiuntimo - 50%
grūdelių dydis 0,6 mm iki 90%
Tūrinis svoris 820gr/l
Vandens kiekis (drėgmė) 42-48 %
Bendra talpa iki 2 g ekv/l
darbinė temperatūra nuo 4 - 120 0 С
vandens pH 0-14
Na jonų perėjimas į H - 8%
sluoksnio aukštis nuo 0,8 - 2m
aptarnavimo greitis nuo 5 - 40m/val
specifinis aptarnavimo greitis 20oz/val
atgalinio plovimo greitis 20 C temperatūroje nuo 10 - 12m/val
vandens tūris atgaliniam plovimui su nauja įkrova 20oz
atgalinio plovimo vandens tūris 4oz
vandens tūris lėtam druskos plovimui 4oz
druskos suvartojimas regeneracijos metu 1 litrui apkrovos - 150g
liekamasis kietumas - 0,5mg ekv/l
savitasis slėgio nuostolis kPa m 2 pakrovimo aukštis - 1
Slėgio praradimas 11 mbar esant 4°C 1 m pakrovimo aukščiui
regeneracijos greitis - 5m/val
greitis plaunant druską vandeniu - 5m/val
TAIKYMO SĄLYGOS
oksiduotos geležies (Fe 3+) trūkumas vandenyje
vandenyje ištirpusio deguonies trūkumas
nebuvimas organinės medžiagos vandenyje
oksiduojančių medžiagų nebuvimas vandenyje
po natrio – suminkštėjimo padidės bendras šarmingumas ir sausos liekanos.
stiprūs oksidatoriai, tokie kaip azoto rūgštis, gali sukelti smarkias reakcijas
suspenduotų kietųjų medžiagų šaltinio vandenyje iki 8 mg/l
šaltinio vandens spalva iki 30 0 С
šaltinio vandens drumstumas iki 6 mg/l
bendras šaltinio vandens kietumas iki 15 mg ekv/l
Žemiau pateikiami katijonų keitiklio mainų pajėgumo ir kitų parametrų skaičiavimo metodai.
Katijono darbinis mainų pajėgumas E f g÷eq / m3 gali būti išreikštas tokia formule:
E f \u003d Q x W; Ep = ep x Vk.
Į filtrą patinusio katijonito tūris išreiškiamas formule:
Formulė katijonų mainų darbinei galiai ep, g÷eq / m 3 nustatyti:
ep \u003d Q x W / S x h;
čia W – šaltinio vandens kietumas, g÷eq/m3; Q - suminkštinto vandens kiekis, m 2; S – katijonito filtro plotas, m 2 ; h – katijonito sluoksnio aukštis, m.
Nurodant vandens judėjimo greitį katijonityje kaip v k , suminkštinto vandens kiekį Q galima rasti pagal šią formulę:
Q \u003d v k x S x Tk \u003d ep x S x h / W;
iš kurios galima apskaičiuoti katijoninio filtro veikimo trukmę Tk:
Tk = ep x h/v k x W.
Taip pat galima apskaičiuoti katijonų mainų pajėgumą naudojant koreliacinius grafikus.
Remiantis apytiksliais praktiniais duomenimis, jūsų filtras galės išvalyti ne daugiau kaip 1500 litrų. vandens. Norint atlikti tikslesnius skaičiavimus, reikia žinoti dervos kiekį (tūrį) savo filtre ir dervos darbinį mainų pajėgumą (katijonitinių dervų darbingumas svyruoja nuo 600 iki 1500 mekv/l). Žinodami šiuos duomenis, pagal savo formules nesunkiai paskaičiuosite tikslų suminkštinto vandens kiekį.
Ankstesnis straipsnis: Kaip rasti aritmetinę progresiją? Kitas straipsnis: Aritmetinė progresija