عملية التبادل الأيوني
تبادل الأيونات
ببساطة، تبادل الأيونات هو الأخذ والعطاء من الأيونات بين مادة التبادل الأيوني وسائل عملية. فإنه يأخذ المكان كما يتدفق السائل العملية من خلال مواد التبادل الأيوني. يتم تبادل الأيونات المحمولة على مواد التبادل الأيوني مع الأيونات في السائل العملية. في تطبيقات لا هبرة اللحام تبادل الأيونات المواد التبادل الأيوني هي مصفوفة من البوليمرات تنشيط تتألف من حبات مسامية (الراتنج) وسائل عملية والانتهاء من مياه الصرف الصحي النظام.
التبادل الأيوني النموذجية هي راتنجات التبادل الأيوني (functionalized البوليمر المسامية أو هلام)، الزيوليت، montmorillonite، والصلصال، والدبال في التربة. التبادل الأيوني إما مبادلات الأيونات الموجبة التي تتبادل أيونات موجبة الشحنة (الكاتيونات) أو مبادلات أنيون التي تتبادل أيونات سالبة الشحنة (الأنيونات). هناك أيضا المبادلات مذبذب التي تكون قادرة على تبادل كل من الكاتيونات والأنيونات في وقت واحد. ومع ذلك، فإن التبادل المتزامن لالكاتيونات والأنيونات يمكن أداء أكثر كفاءة في سرير المختلطة التي تحتوي على خليط من شاردة وراتنجات تبادل الأيونات الموجبة، أو تمرير حل معاملة من خلال عدة مواد مختلفة التبادل الأيوني.
يمكن المبادلات الأيونية تكون غير انتقائية أو لديهم تفضيلات ملزمة لبعض الأيونات أو فئات من الأيونات، اعتمادا على تركيبها الكيميائي. يمكن أن يكون هذا يتوقف على حجم الأيونات، عهدتهم، أو هيكلها. أمثلة نموذجية للأيونات التي يمكن أن تربط إلى المبادلات الأيونية هي:
* H + (بروتون) وOH- (هيدروكسيد)؛
* الأيونات واحدة مشحونة أحادية الذرة مثل نا +، K +، والكلورين
* الأيونات أحادية الذرة مزدوجة المشحونة مثل CA2 + وMG2 +.
* الأيونات غير العضوية متعدد الذرات مثل SO42- وPO43-.
* قواعد العضوية، وعادة الجزيئات التي تحتوي على مجموعة وظيفية الأمينية -NR2H +.
* الأحماض العضوية، وغالبا ما تحتوي على جزيئات -COO- (حمض الكربوكسيلية) المجموعات الوظيفية.
* الجزيئات الحيوية التي يمكن المتأينة: الأحماض الأمينية، والببتيدات والبروتينات، الخ
التبادل الأيوني في فصل المعادن
وتستخدم عمليات التبادل الأيوني لفصل وتنقية المعادن، بما في ذلك فصل اليورانيوم من البلوتونيوم والأكتينيدات الأخرى، بما في ذلك الثوريوم. واللنثانوم، النيوديميوم، الإيتربيوم، السماريوم، اللوتيتيوم، عن بعضها البعض واللانثانيدات أخرى. هناك نوعان من سلسلة من المعادن الأرضية النادرة، اللانثانيدات والأكتينيدات. أفراد كل أسرة لديها الخصائص الفيزيائية الكيميائية مشابهة جدا و. وكان التبادل الأيوني لسنوات عديدة الطريقة العملية الوحيدة لفصل الأتربة النادرة بكميات كبيرة. هذا التطبيق تم تطويره في 1940s من قبل فرانك Spedding. وفي وقت لاحق، الاستخلاص بالمذيبات قد حلت محل في الغالب استخدام راتنجات التبادل الأيوني باستثناء منتجات بأعلى نقاء.
وهناك حالة مهمة جدا هي عملية بيوركس (عملية استخلاص البلوتونيوم اليورانيوم) الذي يستخدم لفصل البلوتونيوم واليورانيوم من منتجات الوقود المستنفد من مفاعل نووي، وتكون قادرة على التخلص من الفضلات. ثم، وتتوفر لصنع مواد الطاقة النووية، مثل وقود المفاعل الجديد والأسلحة النووية والبلوتونيوم واليورانيوم.
الخرز التبادل الأيوني هي أيضا عنصرا أساسيا في في الوضع الطبيعي تعدين اليورانيوم ليتش. في الوضع الطبيعي ينطوي على الانتعاش استخراج المياه الحاملة لليورانيوم (الدرجات منخفضة تصل إلى 0.05٪ U3O8) من خلال حفر الآبار. ثم يتم تصفية حل اليورانيوم المستخرج من خلال الخرز الراتنج. من خلال عملية التبادل الأيوني، والخرز الراتنج جذب اليورانيوم من الحل. ثم يتم نقل اليورانيوم تحميل راتنجات الى وحدة معالجة، حيث يتم فصل U3O8 من الخرز الراتنج ويتم إنتاج الكعكة الصفراء. ويمكن بعد ذلك عاد الخرز الراتنج إلى مرفق التبادل الأيوني حيث يتم استخدامها فيها.
يتم استخدام عملية التبادل الأيوني أيضا لفصل مجموعات أخرى من العناصر الكيميائية مشابهة جدا، مثل الزركونيوم والهافنيوم، وهو بالمناسبة أيضا مهم جدا للصناعة النووية. الزركونيوم شفافة عمليا للنيوترونات حرة، وتستخدم في بناء مفاعلات نووية، ولكن الهافنيوم هو امتصاص قوي جدا من النيوترونات، وتستخدم قضبان التحكم في المفاعل.
التبادل الأيوني الراتنج
راتنج التبادل الأيوني أو التبادل الأيوني البوليمر هو مصفوفة (أو هيكل الدعم) غير قابلة للذوبان عادة في شكل صغيرة (0.5-1 مم) الخرز، وعادة ما تكون بيضاء أو صفراء، ملفقة من البوليمر الركيزة العضوية. الخرز هي التي يسهل اختراقها عادة، وتوفير مساحة عالية. محاصرة من الأيونات يحدث مع ما يصاحب ذلك إطلاق الأيونات الأخرى؛ مما يسمى عملية التبادل الأيوني. هناك أنواع متعددة من راتنج التبادل الأيوني. وتصنع معظم راتنجات التجارية للسلفونات البوليستيرين.
وتستخدم على نطاق واسع راتنجات التبادل الأيوني في مختلف عمليات الفصل والتنقية، وإزالة التلوث. الأمثلة الأكثر شيوعا هي تليين المياه وتنقية المياه. في كثير من الحالات أدخلت راتنجات التبادل الأيوني في مثل هذه العمليات كبديل أكثر مرونة لاستخدام الزيوليت طبيعية أو اصطناعية. أيضا، راتنجات التبادل الأيوني هي فعالة للغاية في عملية الترشيح وقود الديزل الحيوي.
إذا كان لديك أي مصلحة في مسحوق التنغستن، فلا تتردد في الاتصال بنا عن طريق البريد الإلكتروني: sales@chinatungsten.com or by telephone: +86 592 5129696
مزيد من المعلومات>>