СКСl, M | d, мм | k1·10-5, м/с | k2·10-2, c-1 | k3·10-5, м/с | max∆, ·10-3 | σ, ·10-5 |
1,0 | 0,96 | 3,4±0,1 | 0,6±0,2 | 1,31±0,03 | 1,34 | 3,76 |
1,0 | 0,66 | 3,3±0,2 | 0,7±0,1 | 1,91±0,02 | 1,21 | 4,87 |
1,0 | 0,41 | 3,4±0,1 | 0,7±0,1 | 3,07±0,03 | 1,03 | 5,43 |
1,5 | 0,97 | 3,9±0,2 | 0,7±0,2 | 1,67±0,03 | 1,06 | 4,96 |
1,5 | 0,60 | 4,0±0,1 | 0,8±0,1 | 2,70±0,02 | 0,94 | 3,75 |
1,5 | 0,46 | 3,9±0,2 | 0,7±0,2 | 3,52±0,02 | 1,15 | 4,08 |
3,0 | 0,91 | 5,1±0,2 | 0,7±0,2 | 2,57±0,03 | 0,98 | 4,75 |
3,0 | 0,67 | 5,2±0,1 | 0,7±0,1 | 3,49±0,03 | 1,27 | 5,02 |
3,0 | 0,46 | 5,1±0,2 | 0,7±0,1 | 5,09±0,02 | 1,17 | 4,84 |
Таблица 6. Коэффициенты системы кинетических уравнений для анионита АВ 17х8
СКСl, M | d, мм | k1·10-5, м/с | k2·10-2, c-1 | k3·10-5, м/с | max∆, ·10-3 | σ, |
1,0 | 0,99 | 2,5±0,1 | 1,3±0,2 | 0,82±0,03 | 1,76 | 5,21 |
1,0 | 0,73 | 2,6±0,2 | 1,4±0,1 | 1,11±0,03 | 1,54 | 4,89 |
1,0 | 0,42 | 2,5±0,1 | 1,3±0,1 | 1,93±0,02 | 1,48 | 4,97 |
1,5 | 0,94 | 2,9±0,2 | 1,2±0,2 | 1,15±0,02 | 1,32 | 4,43 |
1,5 | 0,70 | 2,9±0,2 | 1,2±0,1 | 1,54±0,03 | 1,59 | 3,98 |
1,5 | 0,49 | 3,0±0,1 | 1,3±0,2 | 2,20±0,03 | 1,21 | 4,76 |
3,0 | 0,99 | 3,9±0,1 | 1,4±0,1 | 1,73±0,02 | 1,08 | 4,12 |
3,0 | 0,70 | 4,0±0,2 | 1,3±0,2 | 2,44±0,03 | 1,12 | 3,78 |
3,0 | 0,39 | 3,9±0,1 | 1,3±0,1 | 4,39±0,02 | 1,17 | 4,88 |
Рис. 17. Зависимость k1 от концентрации раствора КС1.
Рис. 18. Зависимость k1 от активности воды в растворе КС1.
Рис. 19. Зависимость k2 от концентрации раствора КС1.
Рис. 20. Зависимость k3·d от концентрации раствора КС1.
Рис. 21. Зависимость k3·d от активности воды в растворах КС1.
Из данных таблиц 3-6 и рисунков 17-21 следует, что:
1. В исследованном интервале размеров гранул их диаметр не влияет на коэффициенты k1 и k2.
2. Коэффициент k3 увеличивается с уменьшением диаметра гранулы. При этом установлено, что в пределах одной концентрации произведение k3·d остаётся постоянным.
3. С ростом концентрации, коэффициенты k1 и k3 увеличиваются, а k2 от концентрации не зависит.
4. С увеличением количества сшивающего агента, увеличивается коэффициент k2, но уменьшаются k1 и k3.
Такие тенденции наблюдаются для всех исследованных ионитов. Пример зависимости коэффициента k3 от диаметра гранулы для катионита КУ 2х4 представлен на рис. 22.
Рисунок 22. Зависимость k3 от диаметра для разных концентраций раствора KCl на катионите КУ 2х4.
Последующий анализ полученных результатов показал, что k1 линейно зависит от кубического корня из концентрации или активности воды (1-aw), то есть k1 = 
∙C1/3 или k1 =
∙(1-aw)1/3. Коэффициент k3 линейно зависит от квадратного корня из концентрации или от активности воды (1-aw), а k3 = 
∙С1/2 или k3 = 
∙(1-aw)1/2, где k3 = k3∙d. Полученные зависимости, а также найденные значения больших коэффициентов К1 и К3 приведены в рис. 23-26 и таблице 7.
Рисунок 23. Зависимость k1 от кубического корня из концентрации.
Рисунок 24. Зависимость k1 от кубического корня из (1-aw).
Рисунок 25. Зависимость k3·d от квадратного корня из концентрации.
Рисунок 26. Зависимость k3·d от квадратного корня из (1-aw).
Таблица 7. Значения коэффициентов К1 и K3, полученные для К-формы ионитов.
Ионит |
|
| k2 |
|
|
КУ 2х4 | 3,01 | 9,13 | 0,015 | 3,36 | 17,65 |
КУ 2х8 | 1,71 | 5,22 | 0,021 | 2,35 | 12,29 |
АРА-4П | 3,52 | 10,71 | 0,007 | 13,45 | 71,40 |
АВ 17х8 | 2,64 | 8,13 | 0,013 | 9,67 | 49,94 |
6.1.2 Влияние концентрации внешнего раствора и природы противоиона на кинетику набухания катионитов КУ 2х8 и КУ 2х4 в растворах CuCl2.
Для анализа влияния природы противоиона на коэффициенты k1, k2 и k3, системы кинетических уравнений, исследовали кинетику набухания катионитов КУ 2х4 и КУ 2х8 в Cu-форме в растворах хлорида меди с концентрациями 0,6 М, 1,0 М и 2,0 М. Исследования проводили на гранулах, диаметром 0,65 – 0,75 мм.
Ниже представлены зависимости изменения относительного объёма гранул ионитов КУ 2х4 и КУ 2х8 в Cu-форме от концентрации раствора CuCl2 и от времени.
Рис. 27. Кинетика набухания ионита КУ 2х4 в растворах CuCl2
Рис. 28. Кинетика набухания ионита КУ 2х8 в растворах CuCl2
Как видно из графиков, чем больше концентрация раствора, тем меньше значение равновесного относительного объёма. Это наблюдается для обоих катионитов. Если сравнивать КУ 2х8 и КУ 2х4 между собой, то можно увидеть, что значения равновесных относительных объёмов в растворе одной и той же концентрации больше для катионита с большим количеством сшивки. То есть чем больше % ДВБ в катионите, тем слабее он набухает.
Ниже приведены рассчитанные на основании экспериментальных результатов, коэффициенты k1, k2 и k3, системы кинетических уравнений для катионитов КУ 2х4 и КУ 2х8 в Cu-форме, а также на рисунках 29-33 представлены зависимости этих коэффициентов от концентрации раствора (или от активности воды).
Таблица 8. Коэффициенты системы кинетических уравнений для ионита
КУ 2х4
СCuCl2, M | k1∙10-5, м/с | k2∙10-2, c-1 | k3∙10-5, м/с | max∆, 10-3 | σ,∙10-5 |
0,2 | 1,8±0,1 | 2,6±0,1 | 0,17±0,03 | 1,45 | 4,23 |
0,6 | 2,8±0,1 | 2,6±0,2 | 0,30±0,02 | 1,31 | 4,57 |
1,0 | 3,3±0,2 | 2,6±0,1 | 0,36±0,03 | 1,15 | 3,98 |
2,0 | 4,2±0,1 | 2,6±0,1 | 0,49±0,03 | 1,28 | 4,74 |
2,5 | 4,5±0,1 | 2,6±0,1 | 0,57±0,02 | 1,56 | 4,93 |
Таблица 9. Коэффициенты системы кинетических уравнений для ионита КУ 2х8
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
