Processo di scambio ionico
Scambio Ion
In poche parole, scambio ionico è il dare e ricevere di ioni tra un materiale di scambio ionico e di un liquido di processo. Si svolge come liquido scorre attraverso il materiale scambiatore di ioni. ioni mobili sul materiale scambiatore di ioni vengono scambiati con ioni del fluido di processo. Nelle applicazioni a scambio ionico di La Habra saldatura il materiale di scambio ionico è una matrice copolimero attivato composto da perline porosi (resina) e il fluido di processo sta finendo sistema delle acque reflue.
scambiatori di ioni tipici sono resine a scambio ionico (funzionalizzati polimero poroso o gel), zeoliti, montmorillonite, argilla e humus del terreno. scambiatori di ioni sono o scambiatori di cationi che scambiano ioni positivi (cationi) o scambiatori di anioni che scambiano ioni caricati negativamente (anioni). Ci sono anche scambiatori anfoteri che sono in grado di scambiare sia cationi e anioni simultaneamente. Tuttavia, lo scambio simultaneo di cationi e anioni può essere più efficiente eseguita in letti misti che contengono una miscela di anioni e resine a scambio cationico, o passando soluzione trattata attraverso parecchi materiali a scambio ionico differenti.
scambiatori di ioni possono essere non selettiva o avere preferenze vincolanti per certi ioni o classi di ioni, a seconda della loro struttura chimica. Questo può dipendere dalla dimensione degli ioni, la carica o la loro struttura. Esempi tipici di ioni che possono legarsi a scambiatori di ioni sono:
* H + (protoni) e OH- (idrossido);
* ioni singola carica monoatomici come Na +, K +, e Cl-
* Doppia carica ioni monoatomici come Ca2 + e Mg2 +;
* ioni inorganici Polyatomic come SO42- e PO43-;
* Basi organiche, di solito molecole contenenti il gruppo funzionale amminico -NR2H +;
* acidi organici, spesso molecole contenenti -COO- (acido carbossilico) gruppi funzionali;
* Biomolecole che possono essere ionizzati: amminoacidi, peptidi, proteine, etc.
scambio ionico nella separazione metallo
I processi di scambio ionico sono utilizzati per separare e purificare metalli, tra cui la separazione uranio dal plutonio e altri attinidi, tra cui torio; e lantanio, neodimio, itterbio, samario, lutezio, tra loro e gli altri lantanidi. Ci sono due serie di metalli delle terre rare, i lantanidi e attinidi. I membri di ogni famiglia hanno proprietà chimico-fisiche molto simili e. Scambio ionico è stato per molti anni l'unico modo pratico per separare le terre rare in grandi quantità. Questa applicazione è stata sviluppata nel 1940 da Frank Spedding. Successivamente, estrazione con solvente è principalmente soppiantato uso di resine scambiatrici di ioni eccetto per i prodotti di altissima purezza.
Un caso molto importante è il processo PUREX (processo di estrazione del plutonio-uranio) che viene utilizzato per separare il plutonio e l'uranio dai prodotti combustibile esausto da un reattore nucleare, e di essere in grado di smaltire gli scarti. Poi, il plutonio e l'uranio sono disponibili per rendere i materiali nucleari-energia, come nuovo combustibile del reattore e le armi nucleari.
perline a scambio ionico sono anche una componente essenziale in situ della liscivia miniere di uranio. In-situ recupero comporta l'estrazione di uranio-cuscinetto d'acqua (classificazione a partire da 0,05% U3O8) attraverso pozzi. La soluzione di uranio estratto viene quindi filtrata attraverso le perline di resina. Attraverso un processo di scambio ionico, le perle di resina attraggono uranio dalla soluzione. Uranio caricato resine vengono poi trasportati in un impianto di lavorazione, dove U3O8 viene separato dalle perle di resina e yellowcake viene prodotto. Le perle in resina possono poi essere restituiti alla struttura di scambio ionico dove vengono riutilizzati.
Il processo di scambio ionico viene utilizzato anche per separare altri insiemi di elementi chimici molto simili, come zirconio e afnio, che tra l'altro è anche molto importante per l'industria nucleare. Zirconio è praticamente trasparente ai neutroni liberi, utilizzati nei reattori costruzione, ma afnio è un forte assorbitore di neutroni, utilizzati in barre di controllo del reattore.
resina a scambio ionico
Una resina a scambio ionico o polimero scambio ionico è una matrice (o struttura di supporto) insolubile normalmente in forma di piccole (diametro 0,5-1 mm) perline, di solito bianco o giallastro, fabbricati da un substrato polimerico organico. Le perle sono tipicamente porose, fornendo una elevata area superficiale. L'intrappolamento di ioni verifica con concomitante rilascio di altri ioni; così il processo è chiamato scambio ionico. Ci sono diversi tipi di resine a scambio ionico. Le maggior parte delle resine commerciali sono di polistirene solfonato.
Resine a scambio ionico sono ampiamente utilizzati in diversi processi di separazione, di purificazione e di decontaminazione. Gli esempi più comuni sono l'addolcimento dell'acqua e di depurazione delle acque. In molti casi sono stati introdotti resine a scambio ionico in tali processi come alternativa più flessibile per l'uso di zeoliti naturali o artificiali. Inoltre, resine a scambio ionico sono altamente efficaci nel processo biodiesel filtrazione.
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