試分析影響離子交換過程的因素

1、502小組,試分析影響離子交換過程的因素,試分析影響離子交換過程的因素,離子交換過程，除與溶液的離子性質(zhì)及樹脂性能有關(guān)外，工藝條件也是影響交換過程的重要因素。當樹脂類型選定后， 對一定的工藝流程，影響交換 的主要因素有流速、原 料液濃度、溫度等。,流速 原料液的流速實際上反映了達到反應(yīng)平衡的時間，在交換過程中，離子進行擴散交換擴散一系列步驟，有效地控制流速很重要。一般，交換液流速大，離子的透析量就高，未來及交換而通過樹脂層流失的量增多。因此，應(yīng)根據(jù)交換容量等選擇適宜的流速。,2.原料液濃度,樹脂中可交換的離子與溶液中同性離子既有可能進行交換，也有可能相 互排斥，液相離子濃度高，樹脂接觸機會多，

2、較易進入樹脂網(wǎng)孔內(nèi)，液相濃度低，樹脂交換容量大時，則相反。但液相離子濃度過高，將引起樹脂表面及內(nèi)部交聯(lián)網(wǎng)孔收縮，也會影響離子進入網(wǎng)孔。 實驗證明，在流速一定時，溶液濃度越高，溶質(zhì)的流失量液越大。,3.溫度,溫度越提高，離子的熱運動越劇烈。單位時間碰撞次數(shù)增加，可加快反應(yīng)速率。但溫度太高，離子的吸附強度會降低，甚至還會影響樹脂的熱穩(wěn)定性，經(jīng)濟上不利，實際生產(chǎn)中采用室溫操作較宜。,課外：影響交換速度的因素,擴散速度是決定交換的主要原因，而擴散速度又與溶液濃度、離子、溫度、樹脂粒度、交聯(lián)度以及溶液狀態(tài)有關(guān)，因此，交換的速度可以通過改變條件進行一定程度的控制。,交聯(lián)度 交聯(lián)度低的樹脂膨脹率高，樹脂內(nèi)部

3、的網(wǎng)孔相對大，擴散就較容易。在內(nèi)部擴散控制時，可以通過降低樹脂的交聯(lián)度來提高交換的速度。 顆粒度 無論在內(nèi)擴散控制或是在外擴散控制的情況下，樹脂顆粒度的減小都有利于提高交換速度，尤其對內(nèi)擴散控制的場合，影響更為顯著。,溫度 溶液溫度上升，交換速度就加快，一般每上升1，速度加快4%8%。 離子的價態(tài) 離子在樹脂中擴散時，由于與帶相反電荷的活性基團存在庫侖引力，且離子在價態(tài)越高，引力就愈大，擴散速度就愈小。當原子價態(tài)每增加到個價態(tài)時，內(nèi)擴散系數(shù)的值可能會大幅度減少。在同種交換樹脂上，鈉離子的擴散系數(shù)為比鋅離子的高9倍左右。,溶液的濃度 溶液的濃度直接影響著擴散控制的類型，溶液濃度較低時，般為外擴散

4、控制；溶液濃度增加時，為內(nèi)、外擴散共同控制；溶液濃度再加大時，則轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)擴散控制。在外擴散控制的情況下，交換速度隨濃度的增加而增大；內(nèi)、外擴散共同控制時，隨著濃度的增加，交換速度增加較慢；而當內(nèi)擴散控制時，濃度再繼續(xù)增加，交換速度已達到極限值，就不再增大了。,離子半徑 半徑小的離子，交換速度較快；而半徑大的分子在樹脂中的擴散速度很慢，因為大分子會與樹脂骨架碰撞，增大擴散的路程。 攪拌速度 在外擴散控制時，增加攪拌速度會使交換速度增加；但當攪拌速度增大到一定程度后，其轉(zhuǎn)速再增加，對交換速度的影響就不明顯了。,補充：工業(yè)制硫酸時 三氧化硫的吸收為何不用水，而用98.3的濃硫酸?,三氧化硫被水直接吸收，會放出大量的熱，產(chǎn)生硫酸的酸霧，酸霧會腐蝕設(shè)備，且逆流會妨礙對so3的吸收。從化學(xué)方程式上看，吸收三氧化硫似乎可以用水。但實際上用水吸收的效率很低，并得不到較高濃度的硫酸，這是因為水的表面上有很大的水蒸氣分壓，也就是說，在氣相中水蒸氣分子數(shù)很多。三氧化硫跟水蒸氣分子迅速結(jié)合，生成硫酸分子，由于來不及溶解在水里，在氣相中即發(fā)生硫酸蒸氣的過飽和現(xiàn)象而凝成酸霧。酸霧比硫酸分子大得多，且又懸浮于氣相中，運動速度慢，使進一步吸收三氧化硫發(fā)生困難。,用質(zhì)量分數(shù)為98.3的濃硫酸吸收三氧化硫時，能達到很高的吸收率。因為so3易溶于純