Struktura. Velikost ionexových perliček Katex. Iontová výměna. Ionex (ion exchanger) Iontoměnič Měnič iontů. Katex (cation exchanger) Měnič kationtů

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Struktura. Velikost ionexových perliček Katex. Iontová výměna. Ionex (ion exchanger) Iontoměnič Měnič iontů. Katex (cation exchanger) Měnič kationtů"

Vladimír Doležal
před 6 lety
Počet zobrazení:

1 Ionex (ion exchanger) Iontoměnič Měnič iontů gelová Struktura makroporézní Katex (cation exchanger) Měnič kationtů Anex (anion exchanger) Měnič aniontů Velikost ionexových perliček Katex Silně kyselý katex Slabě kyselý katex -SO 3 - -COOH Ionex -N + (CH 3 ) 3 Silně bazický anex Anex -N + (CH 3 ) CH CH OH standardní ionex monosferický ionex 3 µm 1 µm ~ 55-5 µm Slabě bazický anex -N(CH 3 ) Katex nebo anex? katex bez zápachu anex zapáchá rybinou Iontová výměna ionexová fáze H + + Na + Cl - Na + + H + Cl - matrice protiion koion funkční skupina 5 1

Iontová výměna H + + Na + Cl - Na + + H + Cl - Výroba ionexů a) polykondenzací nebo polymerací monomeru organických elektrolytů, obsahujících již

dodatečných vnášením funkčních skupin do polymerů nebo úpravou funkčních skupin na nosném skeletu, aby se dosáhlo výměnných vlastností nebo aby se

Matrice Matrice Kopolymer styren-dvb Kopolymer akrylát-dvb Kopolymer styren-dvb Funkcionalizace ionexových matric OH Příprava styren-dvb kopolymeru

2 Iontová výměna H + + Na + Cl - Na + + H + Cl - Výroba ionexů a) polykondenzací nebo polymerací monomeru organických elektrolytů, obsahujících již aktivní skupiny b) polykondenzací a polymerací, spojenou s vnesením funkčních skupin do vznikající makromolekuly OH - + Na + Cl - Cl - + Na + OH - c) dodatečných vnášením funkčních skupin do polymerů nebo úpravou funkčních skupin na nosném skeletu, aby se dosáhlo výměnných vlastností nebo aby se zlepšily. Matrice Matrice Kopolymer styren-dvb Kopolymer akrylát-dvb Kopolymer styren-dvb Funkcionalizace ionexových matric OH Příprava styren-dvb kopolymeru Kinetika iontové výměny - děj probíhající mezi kapalnou (roztok) a pevnou (ionexová částice) fází - celková rychlost závisí na nejpomaleji probíhajícím ději dibenzoylperoxid tři fáze: a) difúze kapalným filmem k povrchu ionexové částice b) difúze gelem ionexu c) reakce s funkční skupinou ionexu 11 1

3 Selektivitní koeficient K A,B Selektivita ionexy preferují protiionty [A + ]+ [B + ] [ B + ] + [ A + ] [B + ] [A + ] K A,B = [A + ] [B + ] a) výšemocné b) méně hydratované c) schopné asociace s funkčními skupinami vázanými na skeletu d) neschopné tvořit asociáty nebo komplexy v roztoku [A + ], [B + ] analytické rovnovážné koncentrace iontů v ionexu [A + ], [B + ] analytické rovnovážné koncentrace iontů v roztoku 13 1 Fe 3+ Ca + + Mg + Na + Průběh sorpční fáze směsi iontů Me + + Me + + Me 3+ Me + Fe 3+ Ca + +Mg + 5 Me + Me 3+ 3 Na Pracovní cyklus 1) Pracovní období, sorpce, sorpční fáze ) Praní Pracovní období 1 1 3) Regenerace c limitní koncentrace průnik ) Vymývání pronikání V/V 3

Užitková kapacita 1 Vstupní koncentrace 1 Užitková kapacita z V c o 1-3 c u = ------------ V o Požadovaná c výstupní koncentrace limitní

pronikání 3 9 1 15 1 V/V -vyjadřuje množství zachycených iontů do okamžiku dosažení určené průnikové koncentrace ve filtrátu za kolonou

koncentrace průnik EBCT = empty bed contact time pronikání EBCT = 1/s 3 9 1 15 1 V/V -vyjadřuje celkový počet výměnných skupin v měniči

4 Užitková kapacita 1 Vstupní koncentrace 1 Užitková kapacita z V c o 1-3 c u = V o Požadovaná c výstupní koncentrace limitní koncentrace průnik Užitková kapacita c o V V o z - vstupní koncentrace mmol/l - objem proteklého roztoku ml -objemionexu ml - nábojové číslo pronikání V/V -vyjadřuje množství zachycených iontů do okamžiku dosažení určené průnikové koncentrace ve filtrátu za kolonou předem Celková kapacita 1 Vstupní koncentrace 1 Celková kapacita Specifické kolonové zatížení s = 1- V/V h s = 1- m 3 /m 3 h c limitní koncentrace průnik EBCT = empty bed contact time pronikání EBCT = 1/s V/V -vyjadřuje celkový počet výměnných skupin v měniči Sorpční fáze přívod znečištěné vody ionexová náplň Praní Souproudá a Protiproudá regenerace odběr prací vody odvod upravené vody ionexová náplň přívod prací vody

5 Ovlivnění sorpční fáze po souproudé a protiproudé regeneraci Fáze regenerace přívod regeneračního roztoku Fáze vymývání přívod vymývací vody 1 1 protiproudá regenerace ionexová náplň ionexová náplň 1 1 c souproudá regenerace V/V odvod vytěsněných nežádoucích iontů odvod vymývací vody 5 Praní Souproudá reg. Silně kyselý katex Pracovní fáze Vymývání SO 3 H SO 3- + H + Protiproudá reg. - fixovaný ion SO 3 H - disociace probíhá v celém rozsahu ph - kapacita ionexu je na ph téměř nezávislá Silně kyselý katex Slabě kyselý katex H + + Na + Cl - Na + + H + Cl - H + + Na + Cl - + H + (Na + ) H + + H + Cl - COOH COO - + H + -charakteristická skupina COOH -disociace probíhá při ph> -při nižších ph je disociace a kapacita nepatrná H + +Na + OH - Na + + H O -použití uroztoků, jejichž ph >pk vykazují dostatečnou ústojnou kapacitu (roztoky, jejichž ph se příliš nemění spřídavkem kyseliny) V praxi to jsou roztoky obsahující anion HCO

6 Slabě kyselý katex R-COOH + Na + Cl - nereaguje R-COOH + Na + Cl - +H + nereaguje R-COOH + NaHCO 3 R-COO - Na + +H O+CO R-COOH + Na + OH - R-COO - Na + +H O Slabě bazický anex RNH + H + + Cl - (RN + H 3 Cl - ) -rovnováha NH NH 3+ závisí na ph -protonizace funkčních skupin ph<pk ph = Slabě bazický anex RNH + H + + Cl - (RN + H 3 Cl - ) Silně bazický anex -funkční skupiny typ I [-N + (CH 3 ) 3 ] RNH + Na + Cl - + OH - nereaguje typ II [-N + (CH 3 ) (CH CH OH)] RNH + Na + + Cl - nereaguje -disociovány v celém rozsahuph 33 3 Silně bazický anex Selektivita silně kyselého katexu OH - + Na + Cl - Cl - + Na + OH - Ba + >Sr + >Ca + >Ni + >Cu + >Zn + >Mg + OH - + Na + Cl - + OH - Cl - + Na + OH - Ag + >Cs + >Rb + >K + > NH + >Na + >H + >Li + OH - +H + +Cl - Cl - + H O 35 3

7 Selektivita slabě kyselého katexu Selektivita silně bazického anexu typu II (silně kyselý katex) Ag + >Cs + >Rb + >K + >NH + >Na + >H + >Li + H + >Ag + >Cs + >Rb + >K + >NH + Na + >Li + SO - >I - >NO 3- >Br - >NO - >Cl - >OH - >HCO 3- >F Selektivita slabě bazického anexu (Silně bazický anex) SO - >I - >NO 3- >Br - >NO - >Cl - >OH - >HCO 3- >F - OH - >SO - >I - >NO 3- >Br - >NO - >Cl - >HCO 3- >F

Podobné dokumenty

Vodní hospodářství jaderných energetických zařízení

Vodní hospodářství jaderných energetických zařízení Chemická úprava vody / ionexy Úvodní informace výměnné schopnosti některých látek byly známé již v kolem poloviny 19tého století přírodní zeolity (podvojné