Ионный обмен
-
Ионный обмен
- Обратимый обмен ионами между твердым веществом и раствором
- Используется для умягчения воды, очистки химических веществ и разделения веществ
-
Типы ионообменников
- Катионообменники: обмениваются положительно заряженными ионами
- Анионообменники: обмениваются отрицательно заряженными ионами
- Амфотерные обменники: обмениваются как катионами, так и анионами
-
Применение ионообменников
- Пищевая промышленность, гидрометаллургия, обработка металлов давлением
- Химические, нефтехимические, фармацевтические технологии
- Производство сахара и подсластителей, очистка грунтовых и питьевых вод
- Ядерная, умягчающая, промышленная водоподготовка, полупроводниковая, энергетическая отрасли
-
Ионообменные смолы
- Физическая среда для реакций ионного обмена
- Состоят из сшитых органических полимеров и функциональных групп
- Используются для умягчения воды, очистки воды, обеззараживания воды
-
Ионообменная хроматография
- Хроматографический метод для химического анализа и разделения ионов
- Применяется в биохимии для разделения белков и ДНК/РНК
-
Разделение металлов
- Отделение урана от плутония и других актиноидов
- Разделение лантаноидов, таких как лантан, церий, неодим
-
Ионный обмен в ядерной промышленности
- Извлечение плутония из урана (PUREX)
- Разделение циркония и гафния для атомной промышленности
-
Другие области применения
- Почвоведение: катионообменная способность почвы
- Ликвидация загрязнений и геотехника: набухание глины
- Изготовление плоских волноводов
- Деалкализация стекла
-
Преимущества и ограничения
- Преимущества: селективное удаление, высокая эффективность, способность к регенерации, универсальность, стабильная производительность, масштабируемость
- Ограничения: необходимость регенерации, ограниченная производительность при высокой жесткости воды
-
Ограничения по удалению ионов
- Целевые ионы могут быть в сложных смесях или в низких концентрациях
- Требуется дополнительная предварительная или последующая обработка
-
Требования к регенерации
- Регенерация ионообменных смол требует химических веществ
- Образуются сточные воды с концентрированными загрязняющими веществами
- Необходимы меры по обращению и утилизации сточных вод
-
Ограниченная емкость ионообменных смол
- Смолы обладают ограниченной способностью адсорбировать ионы
- После насыщения смолы необходимо регенерировать или заменять
- Ограниченная эффективность при обработке потоков с высокой концентрацией или большим объемом
-
Сложность систем ионообмена
- Системы ионообмена сложны в проектировании, эксплуатации и обслуживании
- Требуются специальные знания и опыт
-
Сточные воды при регенерации смолы
- В большинстве систем используются колонки с ионообменной смолой
- Вода проходит через смолу до насыщения
- Смолу регенерируют путем обратной промывки, вымывания ионов и промывки
- Образование стоков обратной промывки, промывки и ополаскивателя ограничивает полезность ионного обмена
-
Регенерация умягчителей воды
- Умягчители регенерируются рассолом с 10% хлорида натрия
- Сточные воды содержат неиспользованные 50-70% промывочного раствора
-
Регенерация деионизирующей смолы
- Эффективность регенерации серной кислотой и гидроксидом натрия составляет 20-40%
- Нейтрализованные сточные воды содержат удаленные ионы и сульфат натрия
-
Дополнительная информация
- Ссылки на книги и статьи по ионному обмену
- Ссылки на внешние ресурсы и приложения, иллюстрирующие процессы ионного обмена