Ионообменная очистка растворов и сточных вод от ионов двухвалентных металлов в аппарате с кипящим слоем ионита
Диссертация
Выявлены рациональные режимные параметры работы ионообменной установки непрерывного действия, позволяющие максимально использовать обменную ёмкость ионита при заданной степени очистки раствора, и установлено увеличение использования обменной емкости ионита на 5 — 15% при применении секционирования сплошного кипящего слоя ионита вертикальными перегородками, разделяющими аппарат на 2 — 4 секции… Читать ещё >
Содержание
- УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
- ВВЕДЕНИЕ
- Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПРОЦЕССА ИОННОГО ОБМЕНА
- 1. 1. Равновесие ионного обмена
- 1. 2. Кинетика процесса ионного обмена
- 1. 3. Анализ современных конструкций ионообменных аппаратов с кипящим слоем
- 1. 4. Инженерные методы расчета ионообменного оборудования
- 1. 5. Постановка задач теоретических и экспериментальных исследований
- Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИОННОГО ОБМЕНА В ИОНООБМЕННЫХ АППАРАТАХ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
- 2. 1. Описание принципа работы многосекционного аппарата с кипящим слоем ионита и физической картины процесса ионного обмена
- 2. 2. Математическое моделирование ионообменной сорбции ионов тяжелых металлов в многосекционном аппарате кипящего слоя
- 2. 3. Математическое моделирование процесса ионообменной регенерации ионита в колонном аппарате непрерывного действия
- Глава 3. ИОНООБМЕННАЯ АДСОРБЦИЯ И ДЕСОРБЦИЯ ИОНОВ ДВУХВАЛЕНТНЫХ МЕТАЛЛОВ НА СУЛЬФОКИСЛОТНОМ КАТИОНИТЕ ЬЕ\^АТ1Т
- 3. 1. Характеристика веществ, использованных в исследованиях, и методики анализа веществ
- 3. 2. Равновесие в ионообменных системах водные растворы солей двухвалентных металлов — катионит Lewatit S
- 3. 3. Кинетика ионного обмена на катионите Lewatit S
- 3. 4. Ионообменная очистка водных расторов от ионов двухвалентных металлов в адсорбционно-регенерационной установке непрерывного действия
- 3. 4. 1. Описание принципа работы адсорбционно-регенерационной установки и методик проведения экспериментов
Список литературы
- Никольский, Б.П. Иониты в химической технологии / Под ред. Б. П. Никольский и П. Г. Романкова Л.: Химия, 1982. — 416 с.
- Кокотов, Ю.А. Равновесие и кинетика ионного обмена / Ю. А. Кокотов, В. А. Пасечник. Д.: Химия, 1970. — 336 с.
- Гриссбах, Р. Теория и практика ионного обмена / Р. Гриссбах. -М.: ИЛ, 1963.-500 с.
- Сенявин, М.М. Ионный обмен в технологии и анализе неорганических веществ / М. М. Сенявин. М.: Химия, 1980. — 272 с.
- Doiman, F.G. Die genau Thermodynamik der Membrangleichgewicht /F.G. Donnan // Z.Phys.Chem. 1934. — A. — 168. — S. 369−367.
- Апшров, А. Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов / А. Аширов. JI.: Химия, 1983. — 295 с.
- Gregor, Н.Р. Gibbs-Donnan Equilibria in Ion Exchange Resin Systems / H.P. Gregor // J. Am. Chem. Soc. 1951. — V.73, № 2. — P. 642 — 650.
- Маринский, Я.А. Ионный обмен / Я. А. Маринский, JI. С. Голдринг, Д. Райхенберг и др. М.: Мир, 1968. — 565 с.
- Glueckauf, Е. A theoretical treatment of cation exchangers. I. The prediction jf equilibrium constants from osmotic dama / E. A. Glueckauf // Proc. Poy. Soc. (London). Series A. Mathematical and Physical sciences. 1952. -V.214, № A 1117. — P. 207 — 225.
- Hams, F.E. Model for Ion- Exchange Resins / F.E. Harris, S.A. Rise // J. Chem. Phys. 1956. — Y. 24, № 6. — P. 1258 — 1260.
- Eisenman G. Symposia CSAU on Membrone Transport and Methabolism / G. Eisenman // Praha. 1963. — P. 163.
- Измайлов, Н.А. Электрохимия растворов / Н. А. Измайлов. М.: Химия, 1966.-575 с.
- Солдатов, B.C. Сравнительное исследование избирательности обмена метиламмониевых ионов на ион водорода на жидком и полимерном сульфокатионите / B.C. Солдатов, А. В. Микулич // Журн. физич. химии. 1979. Т. ЫП, вып.5. — С. 1279 — 1283.
- Кузнецова, Е.М. Модель сильного электролита в описании сорбции воды сильнокислотными катионообменниками / Е. М. Кузнецова, Д. А. Филиппов // Журн. физич. химии 1999. — Т. 73, № 6. — С. 1071 — 1075.
- Константинов, В. А. Моделирование внутридиффузионного процесса ионного обмена на основе его кинетических закономерностей: Дис. кан. техн. наук: 05.17.08. Л., 1980. — 189 с.
- Толмачев, A.M. Описание адсорбционных равновесий / A.M. Толмачев // Сорбционные и хроматографические процессы. 2009, № 1. т.9. -с.5 — 32.
- Гельферих, Ф. Ионный обмен / Ф. Гельферих. М., Изд. «Мир», 1968.-291 с.
- Juda, W. Equilibrium and velocity of the sodium-hydrogen exchange on carbonaceous exchangers in contact with chloride solutions / W. Juda //J.Am.Chem. Soc. 1949. — V.70, — P. 3295−3310.
- Boyd, G. The Exchange Adsorption of Ions from Aqueous Solutions by Organic Zeolites. П. Kinetics / G. Boyd, A. Adamson, L. Myers // J. Am. Chem. Soc. 1947. — V. 69. — P. 2836−2848.
- Boyd, G. The Exchange Adsorption of Ions from Aqueous Solutions by Organic Zeolites. Ш. Performance of Deep Adsorbent Beds under Non-equilibrium Conditions / G. Boyd, L Myers, A. Adamson // J. Am. Chem. Soc. -1947. V. 69. — P. 2849−2856.
- Boyd, G. The Exchange Adsorption of Ions from Aqueous Solutions by Organic Zeolits Ion-Exchange Equilibria / G. Boyd, J. Schubert // S.Am.Chem.Soc. 1947.Vol.69,-P. 2818−2829.
- Левич, В.Г. Физико-химическая гидродинамика / В. Г. Левич. М. Физматгиз., 1959. 699 с.
- Gilliland, E.R. The Rate of Ion Exchange / E.R. Gilliland, R.F. Boddour // Und. Eng. Chem., 1953, — P. 337.
- Glueckauf, E. Ion Exchange and its Applications / E. Glueckauf // London,-1955, P. 34.
- Розен, A.M. Проблемы теории и инженерного расчёта процессов массообмена / A.M. Розен // Хим. пром. 1965, № 2. — 53 — 57 с.
- Sherwood, Т. Mass Transfer to Turbulent Fluid with and without Chemical Reaction / T. Sherwood, S. Ryan //Chem.Eng.Sci. 1959, vol.11 № 2 P. 81−91,
- Лыков, A.B. Теория теплопроводности / A.B. Лыков. M.: Высшая школа, 1967. — 600 с.
- Голубевев, B.C. Уравнение диффузионной кинетики сорбции (ионного обмена) при одновременном учёте внешней и внутренней диффузии
- B.C. Голубевев, Г. М. Панчешсо // Жури. физ. химии. 1964. — Т. 38, № 1. -С. 228−230.
- Елькии, Г. Э. Смешанно диффузионная кинетика сорбции из ограниченного объёма раствора при прямоугольной изотерме / Г. Э. Елькин // Теор. основы хим. Технол. 1978. — Т. 12, № 3. — С. 445−448.
- Dickel, G. Die Gleichung der Diffusion in einer Kugel mit bewegter Begrenzung / G. Dickel // Z. Phys. Chem. 1965. — Bd.46, N 3 — 4. — P. 254 -256.
- Dickcl, G. Anwendung von Ionenaustauschern in Gedtnstromaustauschsaulen / G. Dickel, G. Bohm // Z. Elektrochem. 1953. — Bd 57, № 3. — P. 201−207.
- Gupta, A.R. Theory of simultaneous diffusion and chemical reactions in a sphere and its application to ion-exchnge problems / A.R. Gupta // Indian J. Chem. 1970. — V.8, № 11. — Р. 1026 — 1027.
- Красильников, Б.А. О математическом описании процесса ионного обмена в реакторе полного перемешивания / Б. А. Красильников, Таганов И. Н., Смирнов H.H., Волжинский А. И., Романков П. Г. // Теор. основы хим. технол. 1971. — Т. 5, № 2. — С. 219 — 225.
- Смирнов, H.H. Исследование макрокинетики и массопереноса ионообменных процессов химической технологии: Дис. док. технич. наук: 05.17.08. Л., 1979.-323 с.
- Schlogl, R. Comment on the Significance of Diffusion Potentials in Ion Exchange Kinetics /R. Schlogl, F. Helfferich // J.Chem. Phys. 1957. — V. 26, № 1.-P. 5−7.
- Туницкий, H.H. К теории динамики адсорбции и хроматографии. 2. Размытие хроматографических полос при совместном учете внешней и внутренней диффузии. / H.H. Туницкий, И. М. Шендерович // Журн. физ. химии. 1952. — Т. 26, № 10. — с. 1425 — 1433.
- Туницкий, Н.Н. Исследование кинетики ионообменной сорбции. Кинетика полного обмена катионов / Н. Н. Туницкий, Е. П. Чернова, В. В. Некрасов // Журн. физ. химии. 1956. — Т. 30, № 10. — С. 1956 — 2186.
- Туницкий, Н.Н. Методы физико-химической кинетики / Н. Н. Туницкий, В. А. Каминский, С. Ф. Тимашев. -М.Химия, 1972. 198 с.
- Бычков, Н.В. Влияние заряда необменивающегося иона на кинетику иошюго обмена / Н. В. Бычков, Ю. П. Знаменский, А. И. Касперович // Исследование свойств ионообменных материалов: Отв. ред. Чмутова К. В. М.: Наука, 1964.-е. 30−35.
- Знаменский, Ю.П. Некоторые особенности кинетики ионного обмена на сильноосновных анионитах / Ю. П. Знаменский, А. И. Касперович, Н. В. Бычков // Теория ионного обмена и хроматографии. М.: Наука, 1968. -С. 18−21.
- Знаменский, Ю.П. Влияние катионов на кинетику обмена ионов различной подвижности / Ю. П. Знаменский // Жур. физ. Химии. 1973. — Т. 47, № 2. -С. 419- 420.
- Kataoka, Т. Resin phase masse transfer in ion exchange between different ions accompanied by resin volume change / T Kataoka, H. Yoshida // J. Chem. Eng. Japan. 1975. — V. 8, № 6. — P. 451 — 456.
- Kataoka, T. Effect of electrolyte penetrating from liquid phase into resin phase on ion exchange rate / T. Kataoka, H. Yoshida, S. Ikecla // J. Chem. Eng. Japan. 1978. — V. 11, № 2. — P. 156 — 158.
- Шорников, С. И. Кинетика полного обмена ионов из разбавленных растворов с учетом поверхностного потенциала частиц ионита / С. И. Шорников, А. И. Касперович, Н. Б. Бычков // Теория ионного обмена и хроматографии. М.: Наука, 1968. — С. 11 — 14.
- Кокотов, Ю.А. Теоретические основы ионного обмена: Сложные ионообменные системы / Ю. А. Кокотов, П. П. Золотарев, Г. Э Елькин. JI.: Химия, 1986.-280 с.
- Золотарев, П.П. Динамика адсорбции одного вещества в неподвижном слое зерен адсорбента / П. П. Золотарев // Адсорбция в микропорах. Сб.тр. М.: Наука, 1983 — С. 153−156.
- Кузьминых, В.А. Исследование кинетики ионного обмена при изменении объема / В. А. Кузьминых, И. П. Шамрицкая // Теория и практика сорбционных процессов. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1974. — Вып. 9. — С. 9 — 14.
- Кузьминых, В.А. Исследование внешнедиффузионной кинетики ионного обмена при изменении объема ионита / В. А. Кузьминых, И. П. Шамрицкая, В. П. Мелешко // Жур. физич. химии. 1977. — Т. 51, № 7. — С. 1782- 1784.
- Зенкевич, Л. А Особенности расчёта кинетики регенерации ионитов / Л. А. Зенкевич, В. А. Константинов, А. И. Волжинский // Журн. прикл. химии.-1987.-Т. 60, № 5.-С. 1211−1213.
- Натареев, C.B. Процессы ионного обмена в аппаратах непрерывного и периодического действия: Дис.докт. техн. наук: 05.17.08. -Иваново, 1998.-350 с.
- Аксельруд, Г. А. Массообмен в системе твердое тело-жидкость / Г. А. Аксельруд. Львов: Изд-во Львовского университета, 1970. — 186 с.
- Левенншиль, О. Инженерное оформление химических процессов / О. Левеншпиль. Пер. англ. М.: Химия, 1969. — 448 с.
- Кунии, Д. Промышленное псевдоожижение / Д. Кунии, О. Левеншпиль. Пер. с англ. Под ред. М. Г. Слинько и Г. С. Яблонского. М.: Химия, — 1976.-448 с.
- Аэров, М.Э. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем / М. Э. Аэров, О. М. Тодес. -М. Л.: Химия, 1968. — 510 с.
- Тодес, О.М. Аппараты с кипящим зернистым слоем: Гидравлические и тепловые основы работы / О. М. Тодес, О. Б. Цитович. Л.: Химия, 1981.-296 с.
- Дэвидсон, И. Псевдоожижение / Под ред. И. Дэвидсона и Д. Хариссона. Пер. с англ. В. Г. Айнштйна, Э. Н. Гельперина, В. Л. Новобратского под ред. Н. И. Гельперина. — М.: Химия, 1974. 728 с.
- Мухленов, И.П. Расчеты аппаратов кипящего слоя: Справочник / Под ред. И. П. Мухленова, Б. С. Сажина, В. Ф. Фролова. — Л.: Химия, 1986,—352 с.
- Баскаков, А. Процессы тепло- и массопереноса в кипящем слое / А. П. Баскаков, Б. В. Берг, А. Ф. Рыжков, Н. Ф. Филипповский. М.: «Металлургия», 1978. — 248 с.
- Рябчшсов, Б.Е. Оборудование для ионного обмена / Б. Е. Рябчиков, Е. И. Захаров. М.:ЦНИИТЭИ цветной металлургии, 1974. — 63 с.
- Заграй, Я.М. Ионообменная очистка промышленных сточных вод катионитами в псевдоожиженном слое / Я. М. Заграй, A.M. Когановский, Л. А. Кульский. Киев: Изд-во Укр НИИТИ, 1966. — 38 с.
- Рогачев, Ю.П. Ионообменные методы очистки сточных вод от металлов / Ю. П. Рогачев, Я. М. Заграй. Киев: Наукова думка, 1973. — 151с.
- Гребешок, В.Д. Обессоливание воды ионитами / В. Д. Гребенюк, A.A. Мазо. М.: Химия, 1980. — 254 с.
- Когановский, A.M. Адсорбция и ионный обмен в процессах водоподготовки и очистки сточных вод / A.M. Когановский. Киев: Наукова думка, 1983.-240 с.
- Таран, Н.Г. Адсорбенты и иониты в пищевой промышленности / Н. Г. Таран. М.: Лесная и пищевая промышленность, 1983. — 248 с.
- Лебедев, К.Б. Иониты в цветной металлургии / К. Б. Лебедев, Е. И. Казанцев, В. М. Розманов, B.C. Пахолков, В.А. Чемезов- Под ред. К. Б. Лебедева. М.: Металлургия, 1975. — 352 с.
- Заграй, Я.М., Когановский A.M., Кульский Л. А. Ионообменная очистка промышленных сточных вод катионитами в псевдоожиженном слое / Я. М. Заграй, A.M. Когановский, Л. А. Кульский. Киев: Изд-во Укр НИИТИ, 1966.-38 с.
- Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А. Г. Касаткин. М.: Химия, 1973. — 754 с.
- Карпачева, С.М. Основы теории и расчета пульсационных колонных реакторов / С. М. Карпачева, Б. И. Захаров. М.: Атомиздат, 1980. -256 с.
- Фрайман, P.C. Многозональный аппарат для проведения процессов в псевдоожиженном слое / Р. С Фрайман, Э. Н. Гельперин, A.A. Бобнева. Хим. пром., 1962, № 11.- С.47−50.
- Заграй, Я.М. Ионообменные установки и технико-экономические показатели их аботы / Я. М. Заграй, Ю. П. Рогачёв. Киев: Наукова думка, 1973.-92 с.
- Миропольский, М.У. Технология получения глубокообессолснной воды / М. У. Миропольский. М.: НИИТЭХИМ, 1974. -30 с.
- Смирнов, H.H. Расчет и моделирование ионообменных реакторов / H.H. Смирнов, А. И. Волжинский, В. А. Константинов. Л.: Химия, 1984. -224 с.
- Волжинский, А.И. Регенерация ионитов. Теория процесса и расчет аппаратов / А. И. Волжинский, В. А. Константинов. JL: Химия, 1990. — 240 с.
- Сенявин, М.М. Основы расчета и оптимизации ионообменных процессов / М. М. Сенявин, М. М. Рубинштейн, Е. В. Веницианов, Н. К. Галкин, И. В. Комарова, В.А. Никишина- Отв. ред. Сенявин М. М. М.: Наука, 1972. -175 с. .
- Рачинский, В.В. Теория ионного обмена и хроматографии / В. В. Рачинский. М.: Наука, 1968. — 246 с.
- Корольков, Н.М. Теоретические основы ионообменной технологии / Н. М. Корольков. Рига: Лиесма, 1968. — 296 с.
- Кельцев, В.Н. Основы адсорбционной техники / В. Н. Кельцев. -Л.: Химия, 1984.-592 с.
- Романков, П.Г. Массообменные процессы химической технологии (системы с дисперсной твёрдой фазой) / П. Г. Романков, В. Ф. Фролов. Л.: Химия, 1990. — 384 с.
- Анохин, В.А. Стационарный режим сорбционного фильтрования и предельные уравнения динамики ионного обмена / В. А. Анохин. // Журн. физ. химии. 1957. — Т. 31, № 5. — С. 976 — 985.
- Туницкий, H.H. К теории динамики адсорбции и хроматографии. 1. Размытие хроматографических полос и фронта адсорбции / H.H. Туницкий, Е. П. Чернова // Журн. физ. химии. 1950. — Т. 24, № 11. — с. 1350 — 1360.
- Горшков, В.И. Ионный обмен в противоточных колоннах / В. И. Горшков, М. С. Сафонов, Н. М. Воскресенский. М.: Наука, 1981. — 222 с.
- Себалло, A.A. Методы расчета динамики адсорбции в движущимся слое адсорбента / A.A. Себалло, Е. И. Баранов, Ю. С. Лезин, Т.Г.
- Плаченов, А.Н. Ширяев // Кинетика и динамика физической адсорбции. М.: Наука, 1973. — С. 250 — 257.
- Huang, I.C. Analytical solution for a furst order reaction in a packed bed with diffusion / I.C. Huang, D. Rothstein, R. Madey // A. I. Ch. Journal. -1984. V. 30, № 4. — P. 660 — 662.
- Самсонов, Г. В. Ионный обмен. Сорбция органических веществ Г. В. Самсонов, Е. Б. Тростянская, Г. Э. Елькин. Л.: Наука, 1969. — 336 с.
- Gomez-Vaillard, R. The performance of continuous, cyclic ionexchange reactors. I Reactions with film diffusion controlled kinetics / R. Gomez-Vaillard, L.S. Kershenbaum, M. Streat // Chem. Eng. Sci. 1981. — Y.36, № 2. — P. 307−317.
- Лейкин, M.A. Массоперенос при ионообменной очистке (умягчении) воды в колонных аппаратах периодического и непрерывного действия: Дис. канд. технич. наук: 05.18.12. -Воронеж, 1986. 198 с.
- Мясников, И.А. Внутренне-диффузионная динамика сорбции в линейной области / И. А. Мясников, К. А. Гольберт // Журн. физич. химии. -1953.-Т. 23, № 9.-С. 1311 -1324.
- Натареев, С.В. Динамика процесса ионного обмена в аппарате с плотным движущимся слоем ионита / С. В. Натареев, С. В. Федосов // Журн. прикл. химии. 1997. — Т. 70, № 2. — С. 306 — 309.
- Родин, В.Н. К расчету регенерации ионитовых фильтров / В. Н. Родин, Л. В. Пластина, А. И. Волжинский, В. А. Константинов // Журн. прикл. химии. 1987.-T.60,N2.-C. 417−421.
- Зенкевич, Л.А. Расчет процесса регенерации ионитов в аппаратах с неподвижным слоем / Л. А. Зенкевич // Журн. прикл. химии. 1986. — Т. 59, № 4-С. 792−793.
- Патент па полезную модель RU № 88 579 U1 МПК: 7 В Ol J 8/18. Многосекционный аппарат кипящего слоя / C.B. Натареев, А. Е. Кочетков, Т. Е. Никифорава, E.H. Вешшн, О. С. Натареев. Опубл. 20.11.2009. Бюл. № 32.
- Диткин, В.А. Справочник по операционному исчислению / В. А. Диткин, А. П. Прудников. М.: Высш. шк., 1965 — 465 с.
- Полянский, Н.Г. Методы исследования ионитов / Н. Г. Полянский, Г. В. Горбунов, Н. Л. Полянская. М.: Химия, 1976. — 208 с.
- Шарло, Г. Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических соединений / Г. Шарло. M — Л.: Химия, 1965. — 975 с. л
- Львов, Б.В. Атомно-абсорбционный спектральный анализ / Б. В. Львов. М: Изд-во, 1966. — 396 с.
- Натареев, C.B. Ионообменная сорбция тяжелых металлов катионитом Lewatit S-100 / C.B. Натареев, Т. Е. Никифорова, В. А. Козлов,
- A.Е. Кочетков // Известия высших учебных заведений серии «Химия и химическая технология». 2010. — Т. 53, вып. 8. — С. 30 — 33.
- Натареев, C.B. Ионный обмен в аппаратах с псевдоожиженым слоем ионита / C.B. Натареев, А. Е. Кочетков // Czasopismo Techniczne, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej. Mechanika. z. 2 — M/2008. — Krakow, 2008.-s. 227−241.
- Натареев, C.B. Экспериментальные и теоретические исследования в многосекциопном аппарате кипящего слоя / C.B. Натареев,
- B.Е. Иванов, А. Е. Кочетков // Сб. тр. XXII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ -22». Под. ред. B.C. Балакерева. — Псков: Изд-во ПГПИ., 2009. — Т. 9. — С. 81 -82.
- Крамович, В.Ф. Кинетики массопередачи при ионообмене в кипящем слое ионита / В. Ф. Крамович, A.A. Комаровский // Гидродинамика, тепло- и массообмен в псевдоожиженном слое. Иваново, 1971. — С. 127 -130.
- Рудобашта, С.П. Массоперенос в системе с твердой фазой / С. П. Рудобапгга. М.: Химия, 1980. — 248 с.
- Патент на полезную модель RU № 82 587 U1 МПК: 7 В 01 J 8/18. Многосекционный аппарат кипящего слоя / В. Е. Иванов, C.B. Натареев, А. Е. Кочетков, A.C. Натареев, Е. А. Соловьева. Опубл. 10.05.2009. Бюл. № 13.