Моделирование процессов умягчения и обессоливания воды в аппарате с неподвижным слоем ионита

• Автор: Слизнева, Татьяна Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Современные представления об ионном обмене в аппаратах с неподвижным слоем ионита

1.1. Равновесие ионного обмена

1.2. Кинетика ионного обмена

1.3. Анализ конструкций аппаратов с неподвижным слоем ионита и схем их подключения при умягчении и обессоливании воды

1.4. Математическое моделирование и расчет аппаратов с неподвижным слоем ионита

Глава 2. Математическое моделирование и расчет аппарата с неподвижным слоем ионита на стадии регенерации

2.1. Физическая картина процесса

2.2. Математическая модель ионообменной регенерации ионита в аппарате

2.3. Проверка адекватности математической модели

Глава 3. Математическое моделирование и расчет аппарата с неподвижным слоем ионита на стадии сорбции
3.1. Физическая картина процесса
3.2. Математическая модель процесса ионообменной сорбции в аппарате
3.3. Проверка адекватности математической модели
Глава 4. Математическое моделирование и расчет адсорбционнорегенерационного цикла в аппарате с неподвижным слоем ионита
4.1. Физическая картина процесса
4.2. Математическая модель адсорбционнорегенерационного цикла в аппарате
4.3. Проверка адекватности математической модели
Глава 5. Процессы умягчения и обессоливания воды в ионообменных установках периодического действия
5.1. Повышение эффективности работы водоподготовительной установки производственной котельной
5.2. Очистка цинкосодержащих сточных вод гальванического отделения электротехнического завода
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ


Для очистки промышленных сточных вод ОАО «Электро» разработана аппаратурнотехнологическая схема, основными элементами которой являются аппараты с неподвижным слоем ионита. Данная схема позволяет возвратить очищенную воду и извлеченный из нее цинк обратно в производство. Автор защищает. Математическую модель и методику расчета аппарата с неподвижным слоем ионита, работающего в цикле сорбция-десорбция. Глава 1. КхАА2д +2АВ2в огЛЯ2вВгв +2ВА2а, (1. А,В)- заряд обменивающегося иона ьго компонента. С момента открытия ионного обмена в почвах [3] теоретические представления о данном процессе непрерывно менялись. Одной из первых работ по математическому описанию ионообменных равновесий является работа Керра В. На основании многочисленных экспериментальных исследований ионного обмена на природных и синтетических алюмосиликатных сорбсгггах было установлено, что на степень ионообменных превращений оказывает влияние гидратация, ионный радиус и заряд обменивающихся ионов. М = (1. К - константа равновесия. Аналогичные выражения могут быть записаны для процессов с двух- и многозарядными ионами. Бауман В. Эйхгорн С. Доннана Ф. Граница раздела твердой и жидкой фаз представляется полупроницаемой мембраной, через которую могут проходить противоионы и коионьг, а фиксированные ионы не могут покинуть фазу ионита. Равновесие в ионообменной системе устанавливается при равенстве химических потенциалов электролитов и растворителя по обе стороны мембраны. Представления об ионном обмене как о мембранном равновесии позволяют объяснить многие закономерности данного процесса. Однако модель Баумана В. Эйхгорна С. Для реакции ионного обмена (1. А ! К - термодинамическая константа равновесия. Никольский Б. П. [3] предложил считать соотношения коэффициентов активностей в набухшем ионите и растворе постоянными величинами. Для разбавленных растворов при постоянной ионной силе активности 'г, обменивающихся ионов в растворе близки к единице. Кс-концентрационная константа равновесия. Следует отметить, что уравнение изотермы Никольского (1. Ионный обмен можно рассматривать как процесс взаимного смешения двух электролитов [8]. При этом ионит представляет собой высококонцентрированный полиэлектролит, способный обмениваться с раствором ионами. Селективность ионита к определенному виду ионов объясняется повышенным химическим сродством к фиксированным группам (полииону), привитым к матрице сорбента. Позднее было установлено, что кроме химического взаимодействия гидратированный противоион, покинувший внешний раствор, может вступать с фиксированной группой ионита в электростатическое взаимодействие. Модель, учитывающая физические свойства ионита, была предложена ^ Грегором [9]. При этом ионит представляется эластично растягивающимся каркасом. Основной движущей силой процесса является стремление ионита занять наименьший возможный объем. При установлении равновесия в фазе ионита возникает давление, превышающее давление во внешней среде на величину л, названную Грегором давлением набухания. Оно препятствует дальнейшему проникновению растворителя в ионит. Автор также объясняет причину избирательности ионита. Если ион имеет меньший размер, то он совершает меньшую работу против давления набухания и предпочтительнее сорбируется ионитом. Основным достоинством модели Грегора является простота и ясность исходных предпосылок. Грегора соотношений [7]. Глюкауф [8], критикуя предположение Грегора об определяющем значении давления набухания на селективность ионита, установил, что на избирательное поглощение ионов также оказывает влияние активность компонеьггов фазы ионита. Кс = 1п^-+1п^—-^г(2а^в-*в^а). С'ди ^3- парциальные моляльные объемы соответственно ионов А и В в ионите. На основе анализа изотерм сорбции паров воды ионитами в работе [8] сделан вывод об образовании различных схем гидратации соединешш фиксированный ион-противоион. Работа Глюкауфа способствовала проведению дальнейших исследований взаимодействия между противоионами и фиксированными ионами. Гаррисом и Райсом в работе [ ] предложена модель ионита, который в процессе ионного обмена переходит из одного энергетического состояния в другое.