Creeaza.com - informatii profesionale despre
Cunostinta va deschide lumea intelepciunii - Referate profesionale unice
Acasa » referate » chimie
Masuratori experimentale de determinare a echilibrului la demineralizarea batch a unor solutii cu Cl-

Masuratori experimentale de determinare a echilibrului la demineralizarea batch a unor solutii cu Cl-



Masuratori experimentale de determinare a echilibrului la demineralizarea batch a unor solutii cu Cl-

Avand in vedere metoda descrisa privind determinarea echilibrului de schimb ionic prin metoda batch, in cele date mai jos se prezinta particularizarea acesteia la determinarea practica a relatiilor de echilibru corespunzand cazului in care apa cu continut de clorura de sodiu, clorura de calciu, clorura de nichel si clorura de aluminiu este prelucrata prin adaus  succesiv de cantitati egale de cationit Purolite PPC100H si  anionit Purolite PPA4000  (vezi paragraful 1.6.2). Rasinile mentionate lucreaza ca rasini  de tip gel  si au in stare gonflata diametrul mediu de 0.9 mm.Se precizeaza ca contactarea batch este  de interes cand capacitatea schimbatorului e destul de mare pentru a se obtine o sorbtie cat mai completa intr-o singura treapta. Nivelul la care se produce schimbul e limitat de preferinta schimbatorului manifestata fata de ionii din solutie. Deoarece regenerarea batch a rasinii e chimic ineficienta, procedeul  batch pentru schimb ionic are totusi utilizari limitate in aplicatii.

   Scopul investigarii experimentale si solutia aleasa.   Asa cum s-a precizat anterior unele aplicatii ale schimbului ionic pot fi deci obtinute prin contactarea schimbatorului de ioni cu un fluid ce contine specia/ speciile ionice ce trebuie retinute, in echipamente de tip batch. Aceste metode sunt bine adaptate la utilizarea in laborator putand fi aplicate intr-o gama larga de situatii. Tratamentele batch sunt adoptate cand capacitatea schimbatorului e destul de mare pentru a se obtine o sorbtie cat mai completa intr-o singura treapta. Nivelul la care se produce schimbul e limitat de preferinta schimbatorului manifestata fata de ionii din solutie. Deoarece regenerarea batch a rasinii e chimic ineficienta, procedeul  batch pentru schimb ionic are totusi utilizari limitate in aplicatii.

     Obiectivul investigatiei experimentale in acest caz a fost caracterizarea echilibrului de schimb ionic in sistemul format din amestecul cationit Purolite PPC100H -  anionit Purolite PPA4000  - solutii diluate de NaCl, CaCl2, NiCl2 si respectiv AlCl3. In toate cazurile  concentratie a ionilor Cl- in solutiile de lucru a fost de  0.3 g/l.  

    Prezentarea instalatiei experimentale. In acest scop s-a conceput si realizat instalatia experimentala prezentata in figura 1.19. Instalatia pilot de laborator consta dintr-un contactor in care solutia supusa procesului de demineralizare este agitata la o intensitate care sa permita suspendarea shimbatorilor de ioni. Inncalzirea solutiei este asigurata de o plita electrica termostatata. Amestecarea solutiei si schimbatorilor de ioni, in contactor este asigurata de un agitator magnetic. Procedeul consta in  adaugarea simultana la anumite intervale de timp determinate de atingerea echilibrului  a unor cantitati egale (1g) de cationit puternic acid Purolite PPC100H si respectiv anionit puternic bazic Purolite PPA 400 urmata de  inregistrarea variatiei fortei electromotoare data se sistemul  electrod de clor (model 96-6179B Fischer Scientific)- un electrod de referinta ( model 90-0019 Fischer Scientific) ca erxprimarea a starii concentratiei ionilor Cl- in solutia de lucru. Dupa cum  rezulta din figura 1.19 instalatia experimentala este cuplata, printr-un sistem de achizitie date, la un calculator ce inregistreaza si afiseaza grafic  dinamica concentratiei ionului Cl- din solutie si starea temperaturii amestecului solutie-schimbatori.

 

Figura 1.19 Instalatie  experimentale pentru determinarea echilibrului de schimb ionic  la demineralizarea apei prin contactare batch

 

 Mod de lucru. Solutia de lucru al, carei volum se masoara, este adusa in contactor si incalzita pana la temperatura de lucru (de 30 C˚ si respectiv 60C˚). Dupa aceasta se adauga simultan cate 1g cationit si respectiv 1g anionit urmarindu-se dinamica fortei electromotoare  data de  sistemul  de electrozi ce masoara concentratia ionilor Cl- pana la  stabilirii echilibrului de schimb (cand valoarea fortei electromotoare inregistrata de aparat ramane constanta); in acest moment se adauga o noua cantitate de schimbatori astfel ca procesul de schimb ionic reporneste. Procedeul se continua pana cand valoarea fortei electromotoare masurata in solutia din pahar  este aproximativ egala cu cea corespunzatoare apei demineralizate fapt ce arata ca toti ionii de clor din solutie au fost retinuti. Asa cum  s-a aratat , pentru fiecare experienta efectuta, dinamica concentratiei ionilor Cl- in solutia supusa demineralizarii  c(t) a fost inregistrata on line.  In contactorul de laborator a fost introdus de fiecare data cate un volum de 200 cm3 solutie de electrolit (NaCl, CaCl2, NiCl2 si respectiv AlCl3 ) avand concentratia initiala a ionilor Cl-  la valoarea  . Reactiile de schimb ionic ce au loc in timpul contactarii (( 1.67),(1.68)) fac ca solutie concentratia ionilor sa scada la orice adaus de anionit si cationit

                                                                       (1.67)

                                                                               (1.68)

    Procesele de schimb redate prin relatiile (1.67) si respectiv (1.68) continua  atat timp cat in solutie exista ioni si se adauga schimbatori.  

Rezultate experimentale. In scopul caracterizarii echilibrului de schimb la contactarea batch s-au folosit solutii diluate de saruri NaCl, CaCl2, NiCl2 si respectiv AlCl3 de concentratie cunoscuta  ( Cl-). Rezultatelor experimentale obtinute, ce arata dinamica concentratie ionilor Cl- in contactor sunt prezentate in figurile  1.20-1.21.

                          

                                                                                                                                                                

       Figura. 1.20 . Dinamica  concentratiei ionilor Cl- in faza lichida pentru operare la 300 C

                               

Figura. 1.21 . Dinamica  concentratiei ionilor Cl- in faza lichida pentru operare la 600 C

Valorificarea rezultatelor experimentale . Asa cum s-a precizat anterior  modalitatea de reprezentare a echilibrului atat  in cazul adsorbtiei cat si a schimbului ionic este izoterma de echilibru. Izoterma de echilibru reprezinta reprezinta distributia speciei retinute intre adsorbant/ schimbator si  solutie atunci cand sistemul este in echilibru. Diferenta intre adsorbtie si schimb ionic este aceea ca  daca in cazul adsorbtiei  putem vorbi despre o izoterma unica in cazul schimbului ionic pot exista mai multe izoterme  functie de coionul asociat sistemului ion-contraion (Helfferich, 1962).

Plecand de la similitudinile dintre adsorbtie si schimbul ionic se propun doua modele pentru pentru descrierea echilibrului de schimb ionic. Primul model considera procesul de schimb ionic ca un proces de adsorbtie-desorbtie in care vitezele de adsorbtie si de desorbtie sunt exprimate cu relatile (1.69) si (1.70) in care  cSA este concentratia ionului A in solid, in g/g iar cA concentratia ionului A in lichid, in g/l.  Prin k1 si k3 sunt exprimate constantele de reactie in timp ce n reprezinta  ordinul de reactie. Marimea  k2 caracterizeaza gradul de ocupare a punctelor active din schimbator

                                                                                                                                                                 (1.69)

                                                                                                                                                                                                     (1.70)         

La echilibru aceste viteze sunt egale astfel ca procesarea relatiei (1.71) conduce la exprimarea relatiei de echilibru conform relatiei (1.72)

                                                                                                                                                                                                (1.71)

                                                                      (1.72)           

Relatia obtinuta  va fi utilizata  la valorificarea masutatorilor experimentale in scopul identificarii parametrilor modelului  (n, k2, k3/k1 ). Cel de-al doilea model, care aminteste de izoterma Langmuir,  porneste de la relatia de echilibru (1.73) . Aici cSA este concentratia ionului A in solid, in g/g, cA arata concentratia ionului A in lichid, in g/l iar  k  si n sunt constante de caracterizare a echilibrului.

                                                                                             (1.73)

      Pe baza modelelor matematice propuse datele experimentale obtinute au fost prelucrate in programul Mathcad; rezultatele obtinute fiind prezentate in tabelele de mai jos. Si sub forma curbelor de echilibru din figurile (1.22) – (1.25):

                                                a                                                                              b

Figura 1.22. Curbe de echilibru ale ionilor Cl- la diferite temperaturi cazul solutiei de NaCl

(a. 300C, b. 600C)

                                               a                                                                                     b

Figura 1.23  Curbele de echilibru ale ionilor Cl- la diferite temperaturi - cazul solutiei de CaCl2

(a. 300C, b. 600C)

                                                    a                                                                                   b

Figura 1.24 Curbe de echilibru ale ionilor Cl- la diferite temperaturi cazul solutiei de NiCl2

(a. 300C, b. 600C)

                                                   

                                     a                                                                                b

Figura 1.25 Curbe de echilibru ale ionilor Cl- la diferite temperaturi cazul solutiei de AlCl3

(a. 300C, b. 600C)

Bibliografie

1.  Alguacil, F.J.,  Alonso, M., Lozano, L.J., 2004,  Chromium (III) recovery from waste acid solution by ion exchange processing using Amberlite IR-120 resin: batch and continuous ion exchange modelling, Chemosphere 57, pag 789–793.

 

2.  Ahmad, A.,  Rafatullah, M.,  Danish, Md., 2006,  Thermodynamics of Ion-Exchange of Alkali Metal Ions on Crystalline Niobium(V) Phosphate, Bull. Chem. Soc. Jpn., Vol. 79, (1),  pag 88–94.

 3.   Ahmed, M.,  Malik, M.A.,  Pervez,S.,  Raffiq, S., 2004, Effect of porosity on sulfonation of macroporous styrene-divinylbenzene beads, European Polymer Journal 40, pag1609–1613;

 4.  Athanasiadis K., Helmreich B., 2005, Influence of chemical conditioning on the ion exchange capacity and on kinetic of zinc uptake by clinoptilolite. Water Research, 39, pag 1527–1532.

5.  Barros, M. A.S.D., Silva, E.A. Arroyo, P.A. Tavares, C.R.G., Schneider. R.M, M. Suszek,M, Sousa-Aguiar, E.F.,2004, Removal of Cr(III) in the fixed bed column and batch reactors using as adsorbent zeolite NaX. Chem.Eng.,59, 5959 – 5966.

6.  Chabani, M.,  Bensmaili, A., 2005, Kinetic modelling of the retention of nitrates by Amberlite IRA 410.  Desalination 185,  509–515

7.  Chabani, M., Amrane, A., Bensmaili, A., 2006, Kinetic modelling of the adsorption of nitrates y ion exchange resin, Chemical Engineering Journal 125, pag.111–117

8.  Chen J.P., Wang, L., 2004, Characterization of metal adsorbtion kinetic properties in batch and fixed bed reactors, Chemosphere, 54, 397-404;

9.  Christensen, S.G., Thomsen, K., 2005,  Experimental measurement and modeling of the distribution of solvent and ions between an aqueous phase and an ion exchange resin, Fluid Phase Equilibria 228–229, pag 247–260.

10.  Dardel, F., Arden, T. V., 1989, Ion exchange-principles and applications. Rohm and Haas Brochur, A(14).

11.  Dechow, F.J., 1989, Separation and Purification Techniques in Biotechnology, William Andrew Publishing/Noyes, pag 163-320;

12.   Dechow, F. J., Vogel, H.C., Tadaro, C.L., 2002,  Fermentation and Biochemical Engineering Handbook - Principles, Process Design, and Equipment ,(2nd Edition),William Andrew Publishing/Noyes, pag 382-476.

13.   Demir, A.,Günay, A.,  Debik, E., 2002, Ammonium removal from aqueous solution by ion-exchange using packed bed natural zeolite, Water SA. Vol. 28 ( 3), pag  329-335;

14.  Douglas Le Van, M., Carta, G., Carmen, M., Yon, M.S., 1999, Adsorption and Ion  Exchange, McGraw Hill, New York.

15.   Koivula, R., 2004,  Inorganic ion exchangers for decontamination of radioactive wastes generated by the nuclear power plants, Report Series in Radiochemistry No23.

16.  Gallant, S.R., 2004,Modeling ion-exchange adsorption of proteins in a spherical particle,  Journal of Chromatography A, 1028, pag 189–195;

17.  Helfferich, F. G., 1964, Ion Exchange. McGraw Hill, New York.

18.  Holl, W., 1997, Fundamentals of Ion Exchange. Institute for Technical Chemistry, Karlsruhe.

19.  Inglezakis, V.J., Loizidou, M.D., Grigoropoulou H.P., 2002, Equilibrium and kinetic ion exchange studies of Pb2+, Cr3+, Fe3+ and Cu2+ on natural clinoptilolite,  Water Research 36, pag. 2784–2792;

20.  Inglezakis,V.J., Grigoropoulou, H., 2004, Effects of operating conditions on the removal of heavy metals by zeolite in fixed bed reactors, Journal of Hazardous Materials B112, pag 37–43;

 21.  Ionescu, T., 1969,  Schimbul ionic in tehnica,  Editura Tehnica, Bucuresti.

22.  Jorgensen, T.C., Weatherley, L.R., 2003,  Ammonia removal from wastewater by ion exchange in the presence of organic contaminants, Water Research 37, pag 1723–1728.

23.   Kim, J.,  Benjamin, M., 2004, Modeling a novel ion exchange process for arsenic and nitrate removal, Water Research 38, pag 2053–2062.

24.   Navratil, J.D., Wei , Y., 2001,   Actinide ion exchange technology in the back end of the nuclear fuel cycle. Nukleonika , 46(2), pag 75–80.

25.  Petrus, R.,  Warchoł, J.,2003, Ion exchange equilibria between clinoptilolite and

aqueous solutions of Na+ /Cu2+, Na+ /Cd2+ and Na+/Pb2+,  Microporous and Mesoporous Materials 61, pag 137–146

26.   Pehlivan, E.,  Altun, T., 2006, The study of various parameters affecting the ion exchange of Cu2+, Zn2+, Ni2+, Cd2+, and Pb2+ from aqueous solution on

Dowex 50W synthetic resin, Journal of Hazardous Materials B134, pag 149–156.

27.  Tan H.K.S., 2003,  Ion exchange accompanied by neutralization in an anion bed

Chemical Engineering Journal 91, pag 59–66;

 28.   Trgo, M.,  Peric, J.,  Vukojevic Medvidovic, N., 2006,   A comparative study of ion exchange kinetics in zinc/lead—modified zeolite-clinoptilolite systems. Journal of Hazardous Materials B136, pag 938–945.ORIGINAL PAPER

 29.  ***  , 2002,  Application of ion exchange processes for the treatment of radioactive waste and management of spent ion exchangers. — Vienna,  International Atomic

Energy Agency. (Technical reports series, ISSN 0074–1994; no. 408)

30 Zhou, X., Xue, B.,  Bai, S.,  Sun., 2002, Macroporous polymeric ion exchanger of high capacity for protein adsorption, Biochemical Engineering Journal 11, pag 13–17.





Proiecte

vezi toate proiectele
 PROIECT DE LECTIE Clasa: I Matematica - Adunarea si scaderea numerelor naturale de la 0 la 30, fara trecere peste ordin
 Proiect didactic Grupa: Pregatitoare Cand/ cum și de ce se intampla? Roata anotimpurilor
 Brose - proiect
 Managementul Proiectelor - Controlul proiectelor, mega si micro proiecte

Lucrari de diploma

vezi toate lucrarile de diploma
 PROIECT DE DIPLOMA CHIRURGIE ORO-MAXILO-FACIALA - SUPURATIILE LOJELOR PROFUNDE DE ETIOLOGIE ODONTOGENA
 Diplomatie si conflict: relatiile internationale in timpul Primului Razboi Mondial
 Lucrare de diploma managementul firmei “diagnosticul si evaluarea firmei”
 PROIECT DE DIPLOMA CHIMIE INDUSTRIALA SI INGINERIA MEDIULUI - TEHNOLOGIA ACIDULUI GLUTAMIC

Lucrari licenta

vezi toate lucrarile de licenta
 Lucrare de licenta educatie fizica si sport - sistemul de selectie in jocul de handbal pentru copii de 10-11 ani in concordanta cu cerintele handbalul
 Lucrare de licenta contabilitate si informatica de gestiune - politici si tratamente contabile privind leasingul (ias 17). prevalenta economicului asupra juridicului
 LUCRARE DE LICENTA management - Impactul implementarii unui sistem de management al relatiilor cu clientii in cadrul unei societati comerciale
 LUCRARE DE LICENTA Ingineria si Protectia Mediului in Industrie - Proiectarea unui depozit de deseuri urbane pentru un oras cu 200.000 de locuitori

Lucrari doctorat

vezi toate lucrarile de doctorat
 Doctorat - Modele dinamice de simulare ale accidentelor rutiere produse intre autovehicul si pieton
 Diagnosticul ecografic in unele afectiuni gastroduodenale si hepatobiliare la animalele de companie - TEZA DE DOCTORAT
 LUCRARE DE DOCTORAT ZOOTEHNIE - AMELIORARE - Estimarea valorii economice a caracterelor din obiectivul ameliorarii intr-o linie materna de porcine

Proiecte de atestat

vezi toate proiectele de atestat
 Proiect atestat profesional informatica - evidenta spital
 ATESTAT LA INFORMATICA - Gestionarea unui magazine de confectii
 ATESTAT PROFESIONAL TURISM SI ALIMENTATIE PUBLICA, TEHNICIAN IN TURISM
 Proiect atestat electrician constructor - tehnologia montarii instalatiilor electrice interioare


Otelurile inoxidabile
Modelarea si identificarea parametrilor demineralizarii apei prin schimb ionic in strat fix
Termodinamica disocierii oxizilor de fier
Posibilitati de functionalizare a colagenului prin procese tehnologice de prelucrare a pieilor si blanurilor. Materiale chimice auxiliare. Tehnologii
PILE ELECTRICE
Hidroliza nucleoproteidelor
Monozaharidele
STRUCTURA MOLECULARA A CROMOZOMILOR SI GENELOR - Organizarea genomului

Termeni si conditii
Contact
Creeaza si tu

 


.com Copyright © 2014 - Toate drepturile rezervate.
Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.