Процессы инженерной защиты окружающей среды (теоретические основы). Ветошкин А.Г. - 274 стр.

      Отношение ai / ai называется коэффициентом распределения i-го
иона при сорбции Кpi. Этот коэффициент является мерой обогащения или
обеднения ионита данным веществом. При Кpi <1 ионит обеднен, а при Кpi
>1 обогащен компонентом по сравнению с равновесным раствором.
      Если в растворе содержится не один, а несколько ионов, например А
и В, то селективность ионита оценивается коэффициентом селективности
(избирательности) КА,В, равным отношению коэффициентов распределения
конкурирующих ионов:
             K A, B = K PA / K PB = a A a B / a A ⋅ a B = c A c B / c A ⋅ c B .           (6.52)
      При КА,В >1 ионит селективен к иону А; при КА,В >1 избирательно
сорбируется ион В; при КА,В =1 ионит не проявляет селективности ни к од-
ному из ионов.
      Если обменная реакция описывается уравнением в общем виде, то
равновесие ионообменных процессов выражается формулой:
     K A, B = (c A / c A ) n (c B / c B ) = ( y A / x A ) n ( x B / y B )(θ / c0 ) n −1 , (6.53)
где КА,В – константа равновесия; c - концентрация ионов в твердой фазе; с-
концентрация ионов в жидкой фазе; x = c/c0 – безразмерная концентрация
в жидкой фазе; y= c /θ - безразмерная концентрация в твердой фазе; с0 –
общая “эквивалентная” концентрация ионов в жидкости; θ - обменная ем-
кость смолы (значение θ находится в пределах n и 1).
       Форма изотермы ионного обмена зависит от величины коэффициен-
та селективности КА,В: при КА,В >1 изотерма выпуклая; при КА,В <1 – вогну-
тая; а при КА,В =1- линейная и совпадает с диагональю.
       При концентрации вещества в сточных водах менее 0,003 моль/л,
или при значении числа Био: Bi = β.r0/(kГ⋅D)<<1, скорость обмена опреде-
ляется диффузией ионов через пленку жидкости (пленочная кинетика).
При концентрации 0,1 моль/л (или Вi >>1) скорость процесса определяется
диффузией ионов внутри зерна (гелевая кинетика). В области концентра-
ций 0,003…0,1 моль/л определяющими являются оба вида диффузии.
       Здесь β - коэффициент массоотдачи; r0 - радиус зерна ионита; КГ -
константа Генри; D - коэффициент массопроводности (диффузии).
       Коэффициенты диффузии различных ионов в смоле имеют порядок
10 …10-9 см2/с, а в воде 10-4…10-5 см2/с. Коэффициент диффузии снижает-
  -6

ся при увеличении размера гидратированных ионов в растворе и росте за-
ряда обменивающихся противоионов смолы.
       Для внешнедиффузионной области при значениях числа Reэ от 2 до
30 для расчета коэффициента массоотдачи используется следующая зави-
симость:


                                              274