-
Username / Parola inexistente
email
Login Am uitat parola x Creaza cont nou
Home Exploreaza Upload
Administratie
Arta cultura
Biologie
Casa gradina
Diverse
Economie
Geografie
Gradinita
Istorie
Jurnalism
Limba
Literatura romana
Management
Medicina
Personalitati
Profesor scoala
Sociologie
Stiinta
Arhitectura constructii
Astronomie
Chimie
Drept
Fizica
Informatica
Matematica
Stiinte politice
Tutorials
Tehnica mecanica
Timp liber
INVESTIGAREA EXPERIMENTALA A DEMINERALIZARII APEI PRIN SCHIMB
IONIC
Demineralizare apei prin schimb ionic este una din aplicatiile
importante ale schimbului ionic. Tehnica de lucru cea mai utilizata
este cea a schimbului ionic in strat fix format din amestec in
parti egale de anionit puternic masura modelarea si simularea
servesc unei mai bune exploatari a acestora. Deasemeni situatia de
lucru cu coloane separate una pentru anionit si alta pentru
vationit este mai putin cu acelasi coion.
1 Consideratii prinvind deionizarea lichidelor
Separarea speciilor ionice dintr-un mediu dat prin retinerea
acestora cu schimbatori de ioni are foarte multe aplicatii la nivel
de laborator si industrial. Asa cum s-a aratat in prima parte a
Cea mai cunoscuta si mai raspandita utilizare a schimbatorilor
de ioni ramane tratarea apei cu rasini ionice solide granulare in
scopul dedurizarii sau demineralizarii (totale sau partiale). F
), fie prin trecerea succesiva a influentului prin urmatoarele
straturi de schimbatori: cationit slab acid ( ) -cationit puternic
acid ( ) - anionit slab bazic
Datorita intrebuintarii pe scara larga a procedeului de
demineralizare cu strat mixt de schimbatori la producerea apei
ultrapure , analiza calitativa si cantitativa a aspectelor
referitoare la sistemul lichiddemineralizarii apei prin acest
procedeu . In acest scop, in capitolul de fata, s-a urmarit
stabilirea influentei calitative si cantitative a factorilor
procesului asupra dinamicii acestuia si caracterizarea cantitativa
a procesului
2 Procedee de demineralizare
Schimbul ionic sta la baza unui numar mare de procese chimice
care pot fi clasificate in trei categorii principale:
substitutie(daca un ion valoros / toxic este recuperat dintr-o
solutie si inlocuit cu unul
ioni se realizeaza prin diferite pro 414j91e cedee, in functie
de caracteristicile solutiei care se trateaza, de
operare etc.
Se disting doua tipuri principale de utilaje cu schimbatori de
ioni solizi granulari: reactoare cu agitare si coloane ionice. Atat
in cercetarile experimentale, cat si in aplicatiile industriale,
se
Clasificarea procedeelor de tratare cu schimbatori de ioni in
utilaje de acest tip se poate face dupa urmatoarele criterii (Holl,
1997, Douglas Le Van, si altii,1999) :
structura stratului- fix (compactizat, afanat), fluidizat,
vibrat;
circulatia stratului in utilaj - necirculant, circulant
(intermitent, continuu);
numarul de componenti din strat- strat simplu (monocomponent),
strat mixt;
distributia straturilor - monostrat, multistrat (identice,
diferite);
modul de operare - discontinuu, semicontinuu, continuu.
Datorita multiplelor intrebuintari ale schimbatorilor de ioni,
analiza calitativa si cantitativa a aspectelor referitoare la
sistemul lichid-solid implicat in procesul de schimb ionic a
constituit structura, forma ionica, dimensiunile si masa
schimbatorilor de ioni, de tipul utilajului, de temperatura
procesului, de viteza fictiva a influentului (in cazul coloanelor
ionice), de durata si viteza
Demineralizarea apei poate fi realizata in coloane cu strat mixt
de schimbatori sau in sisteme cu schimbatori de ioni in coloane
separate.
Sistemul in strat mixt este un caz special al sistemelor de
schimb ionic cu o singura coloana. Stratul contine un amestec
omogen format dintr
privit ca un numar infinit de unitati inseriate continand
anioniti si respectiv cationiti. Pentru realizarea regenerarii cele
doua rasini sunt acide. (Dardel, Arden, 1989) . Aceasta este o
diferenta suficient de mare pentru ca rasinile sa poata fi bine
separate prin suspendare in este indepartat prin spalarea separata
a fiecarui strat. In figura de mai jos (figura 1) este prezentata
schema functionarii respectiv
Figura 1- Unitate de schimb ionic in strat mixt
Astfel in cazul schimbului ionic in strat mixt, ciclul
operational consta in urmatoarele etape (figura 2):
1. Operare (etapa de schimb ionic propriu zis)
2. Spalarea de elutriere pentru separarea schimbatorilor urmata
de depunerea acestora in coloana (rasina anionica se va depune
in
Regenerarea schimbatorului de anioni urmata de spalare;
regenerarea schimbatorului de cationi cu solutie de acid introdusa
prin partea inferioara a coloanei
4. Reamestecarea rasinilor cu aer comprimat urmata de o spalare
finala
Figura 2 Etapele procesului de schimb ionic in strat mixt
Este recomandabil pe durata etapei de regenerare ca un debit mic
de apa sa circule in contracurent prin strat pentru a limita
difuziunea acidului in anionit si respectiv a hidroxidului de sodiu
in
Cu toate ca acest sistem este foarte eficient deoarece este
obtinuta apa de foarte inalta puritate de pH aproape neutru iar
consumul de apa de spalare este foarte scazut, procedeul
Un alt procedeu care permite indepartarea simultana atat a
cationilor cat si a anionilor dintr-o solutie cu ajutorul
schimbatorilor de ioni este un sistem multistrat continand doua sau
mai multe coloane cu schimbatori de ioni 1. Sisteme formate dintr-o
rasina cationica puternic acida si o rasina anionica puternic
bazica
Acesta consta din doua coloane in care se afla o rasina
cationica in forma hidrogen (H+) in cealalta o rasina anionica in
forma hidroxid (OH-). Apa ce trebuie demineralizata circula prin
coloana care contine
ionii H+ formand apa asa cum se poate observa si din
reprezentarea schematica de mai jos:
Gran Via Victor Hugo ...
84
125
Gran Via Victor Hugo ...
Page 1 of 10INVESTIGAREA EXPERIMENTALA A DEMINERALIZARII APEI
PRIN SCHIM...
23-Apr-15http://www.scritub.com/stiinta/chimie/INVESTIGAREA-EXPERIMENTALA-A-D31...
-
Figura 3 Reprezentarea schematica a schimbului ionic aratand
inlocuirea ionilor Na+ si Cl- cu ionii H+ si respectiv HO- .
Aceste sisteme indeparteaza toti ionii din apa supusa
demineralizarii, inclusiv silicatii. In majoritatea cazurilor este
recomandabil sa se reduca fluxul de ioni care trece prin rasina
Figura 4 Reprezentarea sistemului de demineralizare folosind un
sistem format dintr-o rasina cationica puternic acida si o rasina
anionica puternic bazica in coloane
2. Sistem format dintr-o rasina cationica puternic acida o
rasina anionica slab bazica si o rasina anionica puternic
bazica
Aceasta combinatie este o varianta a sistemului prezentat
anterior. El furnizeaza apa de aceeasi calitate ca procedeul
anterior in timp ce ofera avantaje economice in cazul tratarii apei
care contine in
apoi prin rasina anionica slab bazica. Aceasta metoda necesita
un consum mai mic de NaOH decat metoda descrisa anterior deoarece
solutia de regenerare ramasa dupa regenerarea anionitului puternic
bazic e de obicei
Figura 5 Reprezentarea sistemului de demineralizare format
dintr-o rasina cationica puternic acida, o rasina anionica slab
bazica si o rasina anionica puternic
Din pacate anumiti compusi organici din apele reziduale
colmateaza schimbatorii de ioni ceea ce determina scaderea
eficientei acestora (Holl, 1997). In plus regenerarea rasinilor
este un proces costisitor punandu
Schimbatorii de cationi pot fi atacati de agenti de oxidare ca
de ex: clorurile, oxizii, peroxizii, oxigenul sau temperaturile
ridicate. In general aceasta se traduce intr-o crestere a
umiditatii cationitului datorita actiunii agentilor
Trebuie precizat ca, desi prin demineralizare se produce apa de
inalta puritate nu sunt indepartate prin acest procedeu si
bacteriile sau endotoxinele (pirogenii). De fapt
demineralizarea
Datorita avantajelor pe care le prezinta procedeul de
demineralizare a apei in coloane separate cu schimbatori de ioni,
aplicatia practica dezvoltata in lucrare urmareste
caracterizarea
3 Scopul investigarii experimentale si solutia aleasa
Prezenta aplicatie experimentala a avut ca obiectiv investigarea
demineralizarii totale a unei solutii diluate de electrolit cu
NaCl, CaCl2, NiCl2 respectiv AlCl3 prin trecerea
4 Prezentarea instalatiei experimentale
Pentru obtinerea datelor experimentale, in scopul caracterizarii
dinamicii schimbului ionic la demineralizarea unor solutii diluate
de NaCl, CaCl2, NiCl2si respectiv AlCl3 de concentratie 0.3
). Pentru a putea studia influenta temperaturii asupra dinamicii
schimbului ionic coloanele de schimb ionic au fost prevazute cu
manta de incalzire. Termostatarea instalatiei
Tabel 1 Proprietati de catalog ale Rasinilor Vionit CS-3 si
Vionit AT-14
Vionit CS-3 Vionit AT -14
1 Polimer de baza PST-DVD gel Polimer de baza PST-DVD gel
2 Forma Sfere 0.6-0.7 mm Forma Sfere 0.6-0.85 mm
3 Densitate 1200 Kg/m3 Densiatate 1080 kg/m3
4 Umiditate in lucru 0.53 kg apa/kg sist. Umiditate in lucru
0.51 kg apa/kg sist.
5 PH de lucru 0-14 PH de lucru 1-10
6 Temp.max R-H 1200C Temp max R-OH 600 C
7 Capacitate schimb 0.0383 gNa/g Ras. Us. Capacitate schimb
0.0427 gCl/g Ras.us
8 Grupa functionala Acid sulfonic Grupa functionala Amoniu
cuaternar
Gran Via Victor Hugo ...
84
125
Page 2 of 10INVESTIGAREA EXPERIMENTALA A DEMINERALIZARII APEI
PRIN SCHIM...
23-Apr-15http://www.scritub.com/stiinta/chimie/INVESTIGAREA-EXPERIMENTALA-A-D31...
-
Figura 6 Schema instalatiei experimentale
1 rezervor solutie, 2 aspiratie pompa, 3 pompa dozatoare , 4
coloana cu strat de cationit , 5 coloana cu strat de anionit , 6
termostat, 7 Multimetru Jenway 3310 , 8
4.1. Mod de lucru
Inaintea introducerii anionitului si cationitului in coloanele
schimbatoare de ioni acestia au fost spalati cu apa distilata si
supusi procesului de gonflare timp de 24 ore. Odata introduse in
coloana,
Fiecare solutie de electrolit ( solutie NaCl, solutie CaCl2,
solutie NiCl2 respectiv solutie AlCl3 ) avand concentratia initiala
a ionilor Cl- fixata la nivelul este preluata din rezervorul (1) si
introdusa cu ajutorul unei pompe
- in stratul din cationit
- in stratul din anionit
Pentru masurarea valorilor concentratiei ionilor Cl- in
efluentul coloanei a fost utilizat multimetrul Jenway 3310 echipat
cu doi electrozi de masura si anume un electrod de clor model
96
electromotoare. Pentru convertirea acestor valori in valori ale
concentratiei a fost necesara realizarea curbelor de etalonare
pentru fiecare dintre solutiile folosite si anume solutia de
Cand in efluent apar primele urme de ioni ce trebuiau retinuti
de schimbator (in cazul de fata ioni Cl-) s-a produs strapungerea
stratului de schimbator. Experimentul se continua; din acel
moment
5 Rezultate experimentale
In partea experimentala a acestei lucrari s-a urmarit stabilirea
influentei calitative si cantitative a factorilor procesului anume
viteza de curgere prin strat, volumul total de schimbatori de ioni
si respectiv temperatura de lucru asupra
temperatura procesului si .
Daca se considera o coloana schimbatoare de ioni strabatuta
descendent de o solutie de concentratie c0iar initial schimbatorul
nu contine specia ce trebuie retinuta, variatia
specia ce trebuia retinuta .
Cand selectivitatea rsinii pentru ionii din solutie este mare se
formeaza o zona de schimb distincta care se deplaseaza catre
iesirea din coloan, ducand astfel la o utilizare maximcoloanei cu
atat este mai mare inaltimea zonei de reactie si capacitatea de
operare a rsinii (Dardel, Arden, 1989).
Deasupra zonei de schimb, schimbatorul a ajuns la starea de
echilibru in raport cu lichidul efluent (in aceasta portiune de
strat el fiind deja saturat cu ionii ce trebuiau retinuti); sub
acea de schimbator in efluent (punctul c) apar primele urme de ioni
ce trebuiau retinuti de acesta; momentul respectiv este numit punct
de strapungere; din acest moment valoarea concentratiei
momentul epuizarii stratului de schimbator deoarece zona de
schimb nu a ajuns inca la baza coloanei.
Figura 7 Forma curbei de strapungere
Proiectarea unitatilor de schimb ionic necesita cunoasterea
capacittii stratului de rsina si a eficientei procesului de schimb
ionic. Capacitatea totala de schimb a rsinii exprimata in
echivalenti pe
Figura 8 Reprezentarea grafica pe curba de strapungere a
capacitatii totale de schimb
In tehnica este utilizata asa numita capacitate efectiva
(capacitate de strapungere) care este data de numarul de grupe
ionice participante efectiv la reactia de schimb pe unitatea de
masa sau
Page 3 of 10INVESTIGAREA EXPERIMENTALA A DEMINERALIZARII APEI
PRIN SCHIM...
23-Apr-15http://www.scritub.com/stiinta/chimie/INVESTIGAREA-EXPERIMENTALA-A-D31...
-
-concentratia si tipul de ioni ce vor fi fixa (adsorbi) in
rasina
-viteza de curgere a solutiei prin coloana
- temperatura
-inaltimea stratului de rsin
-tipul, concentratia si cantitatea de regenerant utilizata
Concentratia solutiei de alimentare, viteza de curgere si
concentratia regenerantului pot fi variate pentru dezvoltarea
relatiilor intre utilizarea rasinii si eficienta regenerantului
astfel incat pot fi selectate conditiile optime de operare
pentru
Eficienta este conceptul utilizat pentru a indica gradul de
utilizare a regenerantului. Eficienta coloanei este raportul dintre
capacitatea operationala de schimb si capacitatea teoretica
In scopul caracterizarii dinamicii procesului de schimb ionic
s-au realizat experimente de demineralizare a unor solutii diluate
de cloruri ( solutie NaCl, solutie CaCl2, solutie NiCl2
Curbele de strapungere obtinute in cazul demineralizarii
solutiei de NaCl , de concentratie 0,3 g/l Cl-,atunci cans s-a
lucrat la doua tempoeraturi diferite respectiv la doua inaltimi de
strat fix, sunt prezentate in figura 9
(a) (b)
Figura 9 Evolutia in timp a concentratiei ionului Cl- in
efluentul instalatiei pentru experientele din experimentul
factorial 23 referitor la
In cazul demineralizarii solutiei de CaCl2 in care concentratia
ionilor de clor este de 0,3 g/l au fost obtinute curbele de
strapungere din figura 10
(a) (b)
Figura 10 Evolutia in timp a concentratiei ionului Cl- in
efluentul instalatiei pentru experientele din experimentul
factorial 23 referitor la
In cazul demineralizarii solutiei de NiCl2 , de concentratie 0,3
g/l Cl- au fost obtinute urmatoarele curbe de strapungere
prezentate in figura 11
(a) (b)
Figura 11 Evolutia in timp a concentratiei ionului Cl- in
efluentul instalatiei pentru experientele din experimentul
factorial 23 referitoare la
In cazul demineralizarii solutiei de AlCl3 , de concentratie 0,3
g/l Cl- au fost obtinute urmatoarele curbe de strapungere:
(a)
Figura 12 Variatia in timp a concentratiei ionului Cl- in
efluentul instalatiei pentru experientele din experimentul
factorial 23 referitor la : solutie AlCl
In reprezentarile din figura 13 sunt prezentate comparativ
curbele de strapungere corespunzatoare demineralizarii solutiilor
diluate de NaCl, CaCl
Page 4 of 10INVESTIGAREA EXPERIMENTALA A DEMINERALIZARII APEI
PRIN SCHIM...
23-Apr-15http://www.scritub.com/stiinta/chimie/INVESTIGAREA-EXPERIMENTALA-A-D31...
-
(a) (b)
( c) (d)
Figura 13 Evolutia in timp a concentratiei ionilor de Cl- in
efluentul instalatiei pentru toate experientele din planul
factorial (c0 = 0.3 g/l Cl
Fiecare curba de strapungere este caracterizata printr-o anumita
stare a factorilor si unul sau mai multe raspunsuri. Temperatura
procesului (T), viteza de curgere a solutiei prin strat,(w
Viteza de curgere a solutiei prin strat se calculeaza in functie
de diametrul coloanei si debitul volumetric al solutiei care
strabate coloana cu relatia (1) in care d este diametrul interior
al coloanei,m
(1)
Volumul total de schimbatori, , poate fi obtinut cu relatia (2)
) in care este inaltimea stratului de schimbator in m
(2
Timpul de stationare in coloana , , se calculeaza cu relatia (3)
unde este porozitatea stratului din particule sferice de
schimbatori de ioni ( )
(3)
Gradul de saturatie al zonei de schimb,f, poate fi obtinut in
functie de valorile timpilor de saturatie si respectiv de
strapungere si de curba ce da dinamica a strapungerii ;
(4)
Inaltimea zonei de schimb reprezinta inaltimea stratului in care
se produce schimbul ionic; ea poate fi calculata in functie de
timpii de strapungere si de saturatie cu relatia
(5)
Eficienta procesului de schimb, E poate fi exprimata in functie
de inaltimea zonei de schimb , si respectiv in functie de inaltimea
stratului de schimbator, .
(6)
3.6 Valorificarea rezultatelor experimentale prin modele
statistice
Plecand de la investigarea experimentala a influentei vitezei de
curgere prin strat, a volumului total de schimbatori de ioni si a
temperaturii de lucru asupra dinamicii procesului si utilizand
relatiile 1
de schimbator, si temperatura de operare T) s-au calculat in
functie de valorile naturale cu relatiile (7) (9).
(7)
(8)
(9)
Valorile adimensionalizatte ale raspunsurilor au fost stabilite
cu relatiile (10) si (11)
(10)
(11)
Tabelul 2. Factorii si valorile raspunsului pentru experimentul
factorial 23
Page 5 of 10INVESTIGAREA EXPERIMENTALA A DEMINERALIZARII APEI
PRIN SCHIM...
23-Apr-15http://www.scritub.com/stiinta/chimie/INVESTIGAREA-EXPERIMENTALA-A-D31...
-
Valorile naturale ale factorilor procesului in centrul planului
experimental sunt viteza de curgere prin strat 0.8510-3 m/s,
volumul de schimbatori, 0.16510-3 m3si temperatura,
(12)
Page 6 of 10INVESTIGAREA EXPERIMENTALA A DEMINERALIZARII APEI
PRIN SCHIM...
23-Apr-15http://www.scritub.com/stiinta/chimie/INVESTIGAREA-EXPERIMENTALA-A-D31...
-
(13)
Tabelul 3 Matricea experimentala pentru experimentul factorial
23
No. Cation x1 x2 x3 ybr ysat yef
1
Na+
-1
1
1 77.727 96.818 0.831
2 -1 75.000 99.545 0.786
3
-1
1 65.455 98.182 0.703
4 -1 57.273 95.455 0.648
5
1
1
1 121.364 156.818 0.797
6 -1 111.818 145.909 0.803
7
-1
1 70.909 125.455 0.637
8 -1 65.455 122.727 0.572
9
Ca2+
-1
1
1 96.818 121.364 0.823
10 -1 94.091 114.545 0.84
11
-1
1 111.818 185.455 0.635
12 -1 10636 180 0.59
13
1
1
1 145.909 162.273 0.92
14 -1 137.727 159.545 0.875
15
-1
1 111.818 13636 0.857
16 -1 98.182 130.909 0.801
17
Ni2+
-1
1
1 88.636 11182 0.823
18 -1 8182 105 0.819
19
-1
1 90 122.727 0.765
20 -1 87.273 120 0.749
21
1
1
1 135 178.636 0.789
22 -1 120 160.909 0.76
23
-1
1 84.545 122.727 0.744
24 -1 79.091 136.364 0.61
25
Al3+
-1
1
1 199.09 228.89 0.94
26 -1 196.36 224.8 0.96
27
-1
1 16636 231.818 0.731
28 -1 160.909 229.091 0.728
29
1
1
1 195.000 235.9 0.88
30 -1 200.45 2563 0.86
31
-1
1 1563 310.9 0.87
32 -1 141.81 229.09 0.77
Asa cum s-a aratat anterior,in procesul de schimb ionic timpul
de strapungere si cel de saturatie, implicit volumele de efluent
asociate acestora, sunt variabile dependente (raspunsuri).
Prelucrand datele din tabelul 2 pe baza unei proceduri
recomandata pentru un experiment factorial cu 2 nivele s-au obtinut
urmatoarele corelatii:
(16)
(18)
Page 7 of 10INVESTIGAREA EXPERIMENTALA A DEMINERALIZARII APEI
PRIN SCHIM...
23-Apr-15http://www.scritub.com/stiinta/chimie/INVESTIGAREA-EXPERIMENTALA-A-D31...
-
(23)
(24)
(25)
Corelatiile 14-25 indica faptul ca raspunsurile procesului sunt
influentate de factori si de interactiunile dintre acestia. Nu este
cazul a analiza fiecare relatie in parte pentru expresia fiecareia
arata foarte clar
Aplicatia 1.Sa se determine volumul de anionit Vionit AT-14 si
volumul de cationit Vionit CS3 necesar pentru ca operand cu viteza
fictiva de 10-3 m/s sa se reuseasca mentinerea unui debit de
apa
Pentru rezolvarea aplicatiei mai sus mentionate se procedeaza
dupa cum urmeaza:
a) Se stabilesc valorile factorilor adimensionali x1 si x2:
x1=(1-0.85)/0.35 = 0.428, x2 = -1
b) Se calculeaza sectiunea si diametrul coloanei ce sustine
stratul A= Gv/wf = 0.05/(3600*10-3) = 0.0139 m2, Dc =(4*A/14)
0.5 = 0.134 m
c) Se stabilieste concentratia de ioni Cl-ce provine din fiecare
din cele 3 cloruri in apa supusa demineralizarii: cCl1=0.15*1.5 =
0.225 g/l , cCl2 =0.45*1.5 = 0.575 g/l, cCl3 =0.4*1.5 = 0.6 g/
l
d) Cu ajutorul relatiilor (16),(19) si (22) se construeste
expresia specifica caracteristica pentru eficienta schimbului ionic
caracteristica cazului:
e) Se fixeaza valoarea eficientei schimbului ionic caracteristic
cazului si se obtine astfel ecuatia care da valoarea parametrului
x3 corespondent aplicatiei; pentru yef =0.9 se obtine x
f) Cu ajutorul relatiilor (14),(17) si (20) se construeste
expresia specifica caracteristica pentru volumul specific de apa
demineralizata produsa pana la strapungere.
g) Introducand valorile lui x1 , x2si x3 in expresia ce da
volumul specific de apa demineralizata se obtine ; rezulta imediat
ca adica =0.025 m3 rasina cationica
h) Se calculeaza inaltimea fiecarui strat de rasina Hcat = Hani
= Vs/A = 1.8 m
Aplicatia 2. Se cere sa se formuleze si rezolve o problema de
optimizare tehnico-economica constand in determinarea factorilor
care sa permita obtinerea unui volum maxim de apa demineralizata
in
Solutia acestei probleme de optimizare este obtinuta prin
maximizarea functiei Lagrange asociate enuntului in care
valoareaeficientei procesului, v, variaza intre 0,6 si 0,9. Pentru
cazul in care apa supusa demineralizarii a continut NaCl cu
(27)
Fig. 14 Evolutia factorilor adimensionali cand functia LNa(x1,
x2, x3, ) este maximizata la diferite valori v ale eficientei
procesului (
Fig. 15 Evolutia factorilor adimensionali cand functia LCa(x1,
x2, x3, ) este maximizata la diferite valori v ale eficientei
procesului ( - x1BE,
Page 8 of 10INVESTIGAREA EXPERIMENTALA A DEMINERALIZARII APEI
PRIN SCHIM...
23-Apr-15http://www.scritub.com/stiinta/chimie/INVESTIGAREA-EXPERIMENTALA-A-D31...
-
Fig. 16 Evolutia factorilor adimensionali cand functiaLNi(x1,
x2, x3,) este maximizata la diferite valori v ale eficientei
procesului ( - x1BE, -
Fig. 17 Evolutia factorilor adimensionali cand functia LAl(x1,
x2, x3,) este maximizata la
diferite valori v ale eficientei procesului ( - x1BE, - x2BE, -
x3BE)
Starea factorilor adimensionali ai procesului in functie de
eficienta acestuia, notata cu v, este prezentata in figurile 14-17.
Este de remarcat faptul ca la eficiente cuprinse intre 0,6 si 0,9
nu toti
- in cazul purificarii solutiilor ce contin cationul se observa
ca valorile factorilor raman aproximativ neschimbate pentru orice
valori ale lui ; astfel viteza de curgere adimensionala si
inaltimea stratului au valori puternic negative in
-pentru cazul solutiilor ce contin cationul cele mai bune
performante ale procesului sunt obtinute pentru o valoare a
eficientei procesului de aproximativ 0,77, cand valorile vitezei de
curgere
- in cazul procesarii solutiilor in care cationul este cele mai
bune rezultate sunt obtinute pentru o valoare a eficientei de
aproximativ 0,72 caz in care cand toate valorile codificate ale
factorilor procesului
- in caz ca solutia prelucrata contine cationul cea mai buna
performanta a procesului se obtinute pentru o valoare a eficientei
de aproximativ 0,88, cand toate valorile codificate ale
Utilizarea curbelor individuale de strapungere pentru a gasi o
procedura pentru estimarea eficientei schimbului ionic va fi
folosita ca baza de plecare pentru analiza eficientei schimbului
ionic cand influentul
7 Concluzii
Cercetarea experimentala dezvoltata in acest capitol a avut
drept scop dezvoltarea unui proceduri prin care curbele de
strapungere obtinute experimental in cazul schimbului ionic in
asupra eficacitatii utilizarii rasinii. In acest sens au fost
realizate urmatoarele:
-s-a conceput si construit o instalatie experimentala la scara
pilot de laborator pentru demineralizare apa cu continut de cloruri
cu schimbatori in coloane separate si cu monitorizare on
-s-a selectat drept anionit puternic bazic rasina Vionit AT-14
in tandem de lucru cu cationitul puternic acid Vionit CS3 si s-a
implementat procedura de investigare experimentala,
- s-a propus si dezvoltat experimental analiza procesului de
schimb ionic prin programare factoriala de tip in care ca factori
naturali ai procesului au fost selectati viteza de
- au fost ridicate cele 32 de curbe de strapungere ( cite 8
pentru fiecare din clorurile considerate ) procedand la
adimensionalizarea acestora si apoi la calculul numeric, pentru
fiecare caz, a gradului de saturare
- pentru fiecare din cazurile de cloruri utilizate in
experiement sa determinat volumul specific de apa demineralizata
obtinuta pana la strapungerea respectiv pana la saturarea rasinii
si acestea impreuna cu eficienta
- a fost dezvoltata o aplicatie in care s-a detaliat cum se
utilizeaza relatiile obtinute in vederea rezolvarii unei probleme
de dimensionare tehnologica in care se urmareste sa se determine
volumul de rasina, sectiunea coloanei
- posibilitatile oferite de corelatiile obtinute in sensul
solutionarii unor probleme de optimizare specifice schimbului ionic
este detaliata printr-o aplicatie specifica in care interesul
este
BIBLIOGRAFIE
[ 1] 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, 15271532.
[2 ] 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
[ 3] Chabani, M., Bensmaili, A., 2005, Kinetic modelling of the
retention of nitrates by Amberlite IRA 410, Desalination 185,
509515
[ 4] Chen J.P., Wang, L., 2004, Characterization of metal
adsorbtion kinetic properties in batch and fixed bed reactors,
Chemosphere, 54, 397-404
[5 ] Dardel, F., Arden, T. V., 1989, Ion exchange-principles and
applications. Rohm and Haas Brochur, A(14).
[ 6] Dechow, F.J,1989,Separation and Purification Techniques in
Biotechnology, William Andrew Publishing/Noyes, pag 163-320;
[ 7] Demir, A., Gnay, A., Eyyp, D.,2002, Ammonium removal from
aqueous solution by ion-exchange using packed bed natural zeolite.
Water SA 28(3), 329-335.
[ 8] Douglas Le Van, M., Carta, G., Carmen, M., Yon, M.S., 1999,
Adsorption and Ion Exchange, McGraw Hill, New York.
[ 9] Galan, B., Castaneda, D.,Ortiz, I.,2005, Removal and
recovery of Cr(VI) from polluted ground waters:A comparative study
of ion-exchange technologies. Water Research 39,4317
[ 10 ] Gode,F., Pehlivan, E., 2006, Removal of chromium(III)
from aqueous solutions using Lewatit S 100: The effect of pH, time,
metal concentration and temperature. J. Hazard. Mater
[11] Haub, C.E., Foutch, G.L. , 1986, Mixed bed ion exchange at
concentrations Approaching the dissociation of water. Ind.
Eng.Chem. Fundam.25, 373-381
[12 ] Helfferich, F. G., 1964, Ion Exchange. McGraw Hill, New
York.
[13] Holl W, Fundamentals of Ion Exchange, Institute for
Technical Chemistry, Karlsruhe, 1997
[ 14 ] 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,
[ 15] Inglezakis, V. J., Grigoropoulou, H.,2004, Effects of
operating conditions on the removal of heavy metals by zeolite in
fixed bed reactors. J. Hazard. Mater., B112, 37-43
[ 16] Ionescu, T. Schimbul ionic in tehnica, Editura Tehnica,
Bucuresti, 1969
[ 17] Jia, Y., Foutch G.L., 2004, True multicomponent mixed-bed
ion exchange modeling., Reactive& Functional Polymers 60,
121-135
[ 18 ] Jorgensen, T.C., Weatherley, L.R.,2003, Ammonia removal
from wastewater by ion exchange in the presence of organic
contaminants. Water reasearch, 37 ,1723-1728
[ 19] Kocaoba S., Akcin G., 2005, Removal of chromium (III) and
cadmium (II)from aqueous solutions. Desalination,180, 151-156.
[ 20] Koul, V.K., Gupta, A.K.,2004, Uptake of sodium chloride by
mixture of weakly acidic and weakly basic ion exchange resins:
equilibrium and kinetic studies. Chem.Eng. Science
[21 ] El-Kamash, A. M., Zaki, A.A., Abed El Geleel, M., 2005,
Modeling batch kinetics and thermodynamics of zinc and cadmium ions
removal from waste solutions using synthetic zeolite A,
[22] Lin, S.H., Kiang, C.D., 2003, Chromic acid recovery from
waste acid solution by an ion exchange process: equilibrium and
column ion exchange modeling. Chem. Eng.J.,92,193
[ 23] Markovska, L., Meshko, V., Noveski, V., Marinkovski, M.,
2001, Solid diffusion control of the adsorption of basic dyes onto
granular activated carbon and natural zeolite in fixed bed
columns.
[24 ] Muraviev, D., Gonzalo, A., Nikolai, A., Tikhonov, A.,
Valiente, M.,1998, Ion exchange on resins with
temperature-responsive selectivity.II. Thermo-induced concentration
waves in ion
[ 25] Oren, A.H., Kaya, A.,2006, Factors affecting adsorption
characteristics of Zn2+ on two natural zeolites. J. Hazard. Mater,
B131, 59-65
[ 26] Pehlivan, E., Altun, T., 2006, The study of various
parameters affecting the ion exchange of Cu2+, Zn2+, Ni2+, Cd 2+si
Pb2+ from aqueous solution on Dowex 50W synthetic resin.
Page 9 of 10INVESTIGAREA EXPERIMENTALA A DEMINERALIZARII APEI
PRIN SCHIM...
23-Apr-15http://www.scritub.com/stiinta/chimie/INVESTIGAREA-EXPERIMENTALA-A-D31...
-
[27 ] Petrus,R., Warchol, J., 2003, Ion exchange equilibria
between clinoptilolite and
aqueous solutions of Na+/Cu2+, Na+/Cd2+ and Na+/Pb2+,
Microporous and Mesoporous Mater., 61,137146
[ 28] Rousseau, R, 2004, Handbook of Separation Process
Technology,John Wiley & Sons, 697-730
[29 ] Tan, H, 2003, Ion exchange accompanied by neutralization
in an anion bed, Chem. Eng.J.,91, 59-66
[ 30] R. Treybal, Mass Transfer Operations, McGraw-Hill,
1980.
[ 31 ] F. Vogel, H.C.; Tadaro, C.L, 2002 Fermentation and
Biochemical Engineering Handbook - Principles, Process Design, and
Equipment ,(2nd Edition),William Andrew Publishing/Noyes, 382
[ 32] Vukojevic Medvidovic, N., Peric, J., Trgo, M., 2006,
Column performance in lead removal from aqueous solutions by fixed
bed of natural zeolite. Sep. Purif. Technol,49, 237244.
[ 33] Wang, W., Fthenakis, V., 2005, Kinetics study on
separation of cadmium from tellurium in acidic solution media using
ion exchange resins. J. Hazard. Mater., B125, 80-88
[ 34] Warchol, J., Petrus, R., 2006 Modeling of heavy metal
removal dynamics in clinoptilolite packed beds. Microporous and
Mesoporous Materials xxx (2006) 2939
[35 ] Grandison, A.S.; Lewis, M.J., 1996, Separation Processes
in the Food and Biotechnology, Woodhead Publishing, 155-166;
[36 ] T. Dobre, L. Calota, O. C. Parvulescu, G. Iavorschi,
2006,U.P.B. Sci. Bull,68,13-26
.
[37 ] Dobre, T, Parvulescu, O. C., Calota, L., Iavorschi, G.,
2007, Use of Individual Breakthrough Curves for Prediction of Ion
Removal by Fixed Bed Ion Exchange. 34th International Conference of
Slovak Society of Chemical
Pentru a scpa de grsimea de pe
burt i picioare,bea
dimineaa n loc de cafea
Burta se va STRNGE n 5 zile!
Consumai dimineaa 1
lingur...
Romanii au aflat cum pot opri
contorul electric! Tot ce trebuie sa
faci, e sa...
Romanii au aflat cum pot opri
contorul electric! Tot ce trebuie sa
faci, e sa...
Cum s scapi de burt ntr-o sptmn?! Trebuie s
consumi n fiecare zi...
Albirea dinilor n condiii casnice!
Un zmbet de milioane ntr-o
singur zi!
Document
Accesari:
Apreciat:
Comenteaza documentul:Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat
Creaza
Copyright Contact (SCRIGROUP Int. 2015 )
Page 10 of 10INVESTIGAREA EXPERIMENTALA A DEMINERALIZARII APEI
PRIN SCHI...
23-Apr-15http://www.scritub.com/stiinta/chimie/INVESTIGAREA-EXPERIMENTALA-A-D31...