离子交换与吸附.ppt
《离子交换与吸附.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《离子交换与吸附.ppt(43页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、概述离子交换设备分类:按其结构类型,可分为罐式、塔式与槽式三类;按其操作方式分为间歇式,周期式与连续式;按树脂与溶液的接触方式分为固定床、流化床与移动床三类。对离子交换设备的基本要求是:(1)树脂与溶液应接触良好;(2)树脂在柱内停留时间要长,溶液在柱内停留时间在保证吸附率前提下应尽量短;(3)树脂相与溶液相容易分离;(4)尽量减少或避免树脂的磨损与破碎。,3.5 离子交换设备,3.5.2 典型离子交换设备,3.5.2.1 固定床固定床是工程上使用最为普遍的一类离子交换设备优点结构简单,操作方便,树脂磨损少,适应于澄清料液的交换,操作费用也低。缺点管线复杂,阀门多,不适合悬浮物较多的料液.树脂
2、利用率低,投资费用高。,3.5.2.2 移动床 1)希金斯连续离子交换设备,2)阿沙希连续离子交换设备,3.5.2.2 流化床1.塔式流化床,2.槽式流化床,5.3 离子交换设备的计算,仅讨论固定床设备计算:(1)计算参数 体流速:(W)液相体积流量(m3/h)线流速:(u)液相单位时间移动距离(m/h、cm/s)固液两相接触时间():又称空床接触时间(EBCT),空间时间或液相停留时间。=VR床层中的树脂体积(m3)W液相体积流量m3/h,空间速度(SV):指单位时间,单位床容积所处理的料量,或者说单位时间处理的料液体积是床层容积的若干倍,故也称为设备负荷。,(2)固定床离子交换设备的放大A
3、:按设备几何形状相似原则放大 保持小设备与大设备的SV值相等,即两者有相同的接触时间,在维持大设备与小设备有相同几何形状,相同高径比(HD)的条件下,进行放大计算.B:按操作流速相等的原则放大 按此原则放大时,应使大设备与小设备有相同的床层高度H,只是放大床层直径。因为u与H有相同的数值,表明大、小设备具有相同的接触时间。,3.6 树脂中毒及树脂选择,3.6.1 树脂中毒及处理 某些离子或分子不可逆地被树脂吸附,采用通常的方法不能将其解吸下来而逐渐地在树脂上积累,使树脂容量显著下降的现象称为离子交换树脂中毒。化学中毒 物理中毒,化学中毒通常指的是树脂的交换基团被具有亲和力很强的离子牢固地占据,
4、用简单的解吸方法不能解吸的现象。物理中毒或机械中毒是指某种物质吸附于树脂表面或沉积于树脂孔道中,从而阻碍离子交换的进行。实际情况可能两种原因兼而有之。有些毒物采用特殊洗脱技术可将其从树脂上除掉,称之为暂时性毒物,这种现象称为暂时中毒;相反,有些毒物除非破坏树脂,否则就不能除掉,称之为永久性毒物,这种现象称之为永久性中毒。,树脂中毒对生产所造成的影响,可大致归纳为:(i)离子交换树脂性能恶化,操作容量下降;(ii)设备周转紧张或产量下降;(iii)产品质量下降;(iv)操作和设备复杂化。,3.6.1.1 硅与钙中毒 硅在酸性浸出液中可以低聚合体硅,胶体硅,悬浮体等形式存在。低聚合体硅是造成硅中毒
5、的毒物。解决硅中毒的措施有:(i)尽量减少吸附液中的硅酸含量,包括从浸出液中添加铝盐除硅。(ii)不同树脂对硅的吸附能力不一样,因此应选择尽可能吸附硅少的树脂。(iii)采用连续逆流交换设备,以减少树脂与溶液相的接触时间。(iv)用洗脱剂洗硅。,3.6.1.2 铁矾中毒 矿石的硫酸浸出液中,存在一定数量的铁离子与钠、钾离子,在合适的条件下,它们有可能生成组成为AFe3(SO4)2(OH)6的铁矾,其中A表示K、Na等离子。在离子交换过程中,铁钒在树脂表面聚集、沉淀,最后形成相当牢固的包壳,将树脂包于其中。严重时树脂床中有严重结块现象,由于铁矾的包裹,使树脂丧失交换性能,称之为铁矾中毒。,3.6
6、.1.3 连多硫酸盐中毒 连多硫酸盐属于化学通式为SxO62-的一族多硫代化合物,其中x26。连多硫酸盐一般产生于含硫矿石的浸出过程。碱性浸出时生成碱金属硫化物,它可被迅速氧化成连多硫酸盐甚至硫酸盐。酸性浸出时有可能生成硫代硫酸盐,它在强氧化剂存在条件下可能转化成连多硫酸盐。如苛性碱,硫化物,亚硫酸盐。它们都可作为连多硫酸盐的解吸剂。,用氢氧化物解吸时,发生下列反应:连三硫酸盐对树脂的亲合力较小,所以可从树脂上洗下,进一步再用NaCl溶液洗脱,可将树脂上残留的连三硫酸盐与硫代硫酸盐解吸下来。另一种解毒方法是用浓HNO3洗涤树脂,浓HNO3可使连多硫酸盐分解。硝酸量不足时,则会折出硫,3.6.1
7、.4 有机物中毒 离子交换树脂吸附有机物现象,在中性和碱性介质中很普遍,酸性介质中次之。至于能否发生树脂中毒,则视有机物存在条件和在树脂上积累的速率而定。浸出液中有机物来源于矿石本身所含有机物质如页岩、地沥青;或者各种生物,微生物残骸及其演变产物;或者来源于工艺用水,工艺漏油,木材碎屑等工艺过程带入的有机物。,减少有机物的吸附可采用如下措施:(i)采用活性碳或多孔吸附树脂,预先吸附有机物的预处理措施。(ii)选择凝胶树脂进行交换作业。(iii)对于已经发生有机物中毒的树脂,可采用下列措施再生:1)用1 mol/L 苛性钠溶液洗脱。2)用2 mol/L NaCl1.5 mol/L NaOH溶液进
8、行再生,或者对强碱I型树脂可采用60,30 NaOH70 NaCl再生,对强碱型,温度可适当低一些,如40。3)用含NaOH的0.30.5mol/LNaClO溶液,PH11进行氧化解吸。,3.6.2 树脂选用 1树脂种类的选择:原则上应根据体系性质及处理对象而定。2对树脂选择性的选择:用于分离而言,一般阴树脂的选择性大于阳树脂,故以络阴离子存在的金属较易实现分离。3对树脂耐温、抗氧化性及耐酸、碱能力的影响的选择:一般阳树脂的耐温性能优于阴树脂,现有之阳离子交换树脂、弱碱性阴树脂的耐温性能比强碱性树脂高。强碱性阴树脂耐温性能较差,而OH型树脂的耐温性又比盐型树脂差。,4对树脂物理性能的选择:粒度
9、粒度小的树脂床层阻力大,因此对床层高度高的设计应选用粒度大的树脂,而对动力学性能较差的体系则应选用粒径小的树脂,此时势必要降低床层高度。树脂密度形状 供应形状规整的球形树脂,球形树脂在柱中的水力学特性好,床层阻力降较小,而且耐磨性能好。机械强度树脂填充在柱中长期使用,因此其机械强度如何也是决定工艺可行性的关键,交联度对机械性能有明显影响,交联度小的树脂溶胀大容易破损。现在生产的大孔径树脂的机械强度都比较高。,3.7 非水溶剂中的离子交换,用选择性较强的有机萃取剂作解吸剂,则形成非水溶剂中的离子交换体系,这一方法已在工业上得到应用。反过来,也可用树脂作负载有机相的反萃剂,其实质是溶剂萃取与离子交
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 离子交换 吸附
![提示](https://www.31ppt.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5371408.html