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이온 교환 과정

이온 교환           

단순히 말하면, 이온 교환은 이온 교환 재료와 프로세스 액체 사이의 이온을주고받는 것입니다. 이것은 공정 액체가 이온 교환 물질을 통해 흐를 때 발생합니다. 이온 교환 물질상의 이동 이온은 공정 유체 내의 이온으로 교환된다. La Habra Welding의 이온 교환 응용 분야에서 이온 교환 물질은 다공성 비드 (수지)로 구성된 활성화 된 공중 합체 매트릭스이며 공정 유체는 시스템 폐수를 마감 처리합니다.           

일반적인 이온 교환기는 이온 교환 수지 (기능화 된 다공성 또는 겔 폴리머), 제올라이트, 몬모릴로나이트, 점토 및 토양 부식입니다. 이온 교환기는 양전하 이온 (양이온)을 교환하는 양이온 교환기 또는 음전하 이온 (음이온)을 교환하는 음이온 교환기입니다. 양이온과 음이온을 동시에 교환 할 수있는 양쪽 성 교환기가 있습니다. 그러나 양이온과 양이온의 동시 교환은 음이온과 양이온 교환 수지의 혼합물을 포함하는 혼합층에서 또는 여러 가지 다른 이온 교환 물질을 통해 처리 된 용액을 통과시켜보다 효과적으로 수행 될 수 있습니다.

이온 교환기는 화학적 구조에 따라 선택 적이 지 않을 수도 있고 특정 이온 또는 부류의 이온에 대한 결합 선호도를 가질 수 있습니다. 이것은 이온의 크기, 전하 또는 구조에 의존 할 수 있습니다. 이온 교환기에 결합 할 수있는 이온의 전형적인 예는 다음과 같습니다 :
            * H + (양성자) 및 OH- (수산화물);
            * Na +, K +, Cl-와 같은 단일 - 충전 된 단원 자 이온 -
            * Ca2 + 및 Mg2 +와 같은 이중 급의 monatomic 이온;
            * SO42-와 PO43- 같은 다 원자 무기 이온;
            * 유기 염기, 일반적으로 아미노 관능 그룹 -NR2H +를 포함하는 분자;
            * 유기산, 종종 -COO- (카르 복실 산) 작용기를 함유하는 분자;
            * 이온화 될 수있는 생체 분자 : 아미노산, 펩타이드, 단백질 등.

금속 분리의 이온 교환
            이온 교환 공정은 플루토늄과 토륨을 포함한 다른 악티늄으로부터 우라늄을 분리하는 것을 포함하여 금속을 분리하고 정화하는 데 사용됩니다. 및 란타늄, 네오디뮴, 이테르븀, 사마륨, 루테튬을 서로 및 다른 란타나 이드로부터 제거한다. 희토류, 란타 니드 및 악티늄 계열의 두 가지 시리즈가 있습니다. 각 가족 구성원은 화학적, 물리적 특성이 매우 비슷합니다. 이온 교환은 다년간 희토류를 분리하는 유일한 실용적인 방법이었습니다. 이 응용 프로그램은 Frank Spedding에 의해 1940 년대에 개발되었습니다. 그 후, 용매 추출은 대부분 순도가 높은 제품을 제외하고는 이온 교환 수지의 사용을 대체했습니다.

매우 중요한 경우는 원자로의 사용 후 핵연료 제품에서 플루토늄과 우라늄을 분리하고 폐기물을 처리 할 수있는 PUREX 공정 (플루토늄 - 우라늄 추출 공정)입니다. 그런 다음 플루토늄과 우라늄은 새로운 원자로 연료와 핵무기와 같은 핵 에너지 물질을 만드는데 이용 가능하다.
이온 교환 비드는 현장 황산 채광에서 필수 구성 요소입니다. 원위치 복구 (in-situ recovery)는 시추공 (boreholes)을 통해 우라늄 함유 수분 (우라늄 함유량이 0.05 %로 낮다)의 추출을 포함한다. 추출 된 우라늄 용액은 수지 구슬을 통해 여과됩니다. 이온 교환 과정을 통해 수지 비드는 용액에서 우라늄을 끌어 당깁니다. 우라늄 담지 수지는 가공 공장으로 보내지며 U3O8은 수지 구슬로부터 분리되고 노란색 케이크가 생성됩니다. 수지 비드는 이온 교환 설비로 되돌려 져 재사용 될 수 있습니다.

이온 교환 공정은 또한 지르코늄 및 하프늄과 같이 원자력 산업에 매우 중요한 다른 유사한 화학 원소를 분리하는데도 사용됩니다. 지르코늄은 원자로를 만드는 데 사용되는 자유 중성자에 대해 실질적으로 투명하지만 하프늄은 원자로 제어봉에 사용되는 중성자의 매우 강력한 흡수체입니다.

이온 교환 수지

이온 교환 수지는 분리, 정제 및 오염 제거 공정에 널리 사용됩니다. 가장 일반적인 예로 물 연화와 정수가 있습니다. 많은 경우 이온 교환 수지는 천연 또는 인공 제올라이트의 사용에 대한보다 유연한 대체 공정과 같은 공정에서 도입되었습니다. 또한 이온 교환 수지는 바이오 디젤 여과 공정에서 매우 효과적입니다.

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