【سؤال يومي】مبادئ الهندسة الكيميائية 306: ترتيب المبادلات (26 يناير)
Thread Content
تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة “عودة إلى كامبريدج” في تاريخ 5 فبراير 2016 الساعة 17:08. يبدأ قسم نظريات الكيمياء اليوم في تقديم فعالية “سؤال يومي”، وذلك لمساعدة الجميع على تعزيز معرفتهم الأساسية في مجال الكيمياء. سيتم تقديم سلسلة من المواضيع مثل “مبادئ الكيمياء”， و“عمليات نقل المواد والفصل”， و“الديناميكا الحرارية في الكيمياء”， و“عمليات الكيمياء الصناعية”. نأمل من الجميع دعم هذه الفعالية بنشاط~ نتمنى للجميع عيد ميلاد سعيد~~ يمكن معرفة الإجابات مباشرةً عبر الرد على فعالية “سؤال يومي”， وسيتم إغلاق هذا الموضوع بعد يوم واحد! ؟ لتشجيع الجميع على المشاركة المستمرة هذا العام! يحصل المشاركون على مكافأة قدرها 3 وحدات ثروة، بالإضافة إلى 4 وحدات إضافية في حالة الإجابة الصحيحة~~~ سؤال بسيط: لماذا يجب وضع مبدل الكاتيونات أمام مبدل الأنيونات؟ الجواب: إذا مر الماء الخام أولاً عبر مبدل الأيونات القاعدي القوي، فإن كربونات الكالسيوم وأكسيد المغنيسيوم وأكسيد الحديد وغيرها تترسب على سطح الراتنج، مما يجعل من الصعب إزالتها ； إذا تم وضعه بعد مبدل الكاتيونات القوي الحمضي، فإن الكاتيونات الوحيدة التي تدخل مبدل الأنيونات هي H+، مما يجعل المحلول حمضيًا. وهذا يقلل من تأثير الأيونات المضادة، مما يسمح بحدوث التفاعل بشكل أكثر كفاءة. لذلك، يتم تركيب مبدلات الكاتيونات عادةً أمام مبدلات الأنيونات.
إذا تم استخدام مبادل أيونات القلويات القوية أولاً، فإن كربونات الكالسيوم وأكسيد المغنيسيوم وأكسيد الحديد وما إلى ذلك من مواد مترسبة ستلتصق بسطح الراتنج، مما يجعل من الصعب إزالتها； إذا تم وضعه بعد مبدل الكاتيونات القوي الحمضي، فإن الكاتيونات التي تدخل مبدل الأنيونات ستكون في الأساس H فقط، مما يجعل المحلول حمضيًا، ويقلل من تأثير الأيونات المضادة، مما يسمح بحدوث التفاعل بشكل أكثر كفاءة
لماذا يتم وضع مبدل الكاتيونات أمام مبدل الأنيونات؟ ج: 1. وظيفة جهاز إزالة الكربون هي التخلص من ثاني أكسيد الكربون. 2. عندما يمر الماء الخام عبر الراتنج الموجب، تتم امتصاص الأيونات الموجبة الموجودة في الماء، ويتم استبدال أيونات H+ الموجودة في الراتنج بأيونات أخرى في الماء، مما يجعل الماء حمضيًا، وذلك عندما يكون قيمة pH…
لماذا يتم وضع مبدل الكاتيونات أمام مبدل الأنيونات؟ الجواب: عندما يمر الماء الخام عبر الراتنج الموجب، فإن الأيونات الموجبة في الماء تتم امتصاصها، ويتم استبدال أيونات H+ الموجودة في الراتنج بأيونات في الماء، مما يجعل الماء حمضيًا. عندما يكون قيمة pH…
1) عند إعادة تنشيط راتنج تبادل الأيونات السالب، يتم ذلك باستخدام NaOH. وإذا كان الراتنج السالب موجودًا في المقدمة، فإن أيونات OH- الموجودة في مادة إعادة التنشيط تترسب على سطح الراتنج السالب أثناء عملية التنشيط. وأثناء التشغيل، تتفاعل هذه الأيونات مع الأيونات الموجبة في الماء مثل Ca2+ وMg2+ وFe3+، مما يؤدي إلى تكوين رواسب مثل Ca(OH)2 وMg(OH)2 وFe(OH)3 وCa(HSiO3)2. تترسب هذه الرواسب على سطح الراتنج السالب، مما يسبب انسداده وتلوثه، ويمنعه من القيام بعملية تبادل الأيونات بشكل فعال، كما أن إزالة هذه الرواسب أمر صعب. ٢) سعة التبادل لراتنجات تبادل الأنيونات أقل بكثير من راتنجات تبادل الكاتيونات، كما أنها عرضة للتلوث بالمواد العضوية بسهولة. لذلك، إذا تم وضع طبقة الأنيونات قبل طبقة الكاتيونات، فإن هناك احتمالية أكبر لتعرضها للتلوث العضوي، مما يؤدي إلى انخفاض سعة التبادل أكثر، وهو أمر غير مفيد في معالجة المياه المقطرة. ٣) أحد أصعب التحديات في معالجة المياه المقطرة هو إزالة أيونات السيليكات HSiO3- من الماء، ويتم ذلك باستخدام راتنجات تبادل الأيونات القاعدية القوية. لكن أيون السيليكات HSiO3- يوجد في الماء القلوي على شكل ملح وهو NaHSiO3، بينما في الماء الحمضي يوجد على شكل سيليكات (H2SiO3). إن قدرة راتنجات تبادل الأنيونات القوية على تبادل أيونات حمض السيليكيك أكبر بكثير من قدرتها على تبادل أيونات السيليكات، ولذلك فإن عملية التبادل تكون أفضل في المياه الحمضية. وبما أن مياه الخروج من أجهزة تبادل الكاتيونات تكون حمضية، فإن وضع جهاز تبادل الأنيونات بعد جهاز تبادل الكاتيونات يساعد بشكل كبير في إزالة أيونات حمض السيليكيك من المياه. 4) يوجد ظاهرة قابلية الانعكاس في تفاعلات التبادل لراتنجات تبادل الأيونات. هذه هي عملية التفاعل المضاد للأيونات، ولذلك يجب أن يكون هناك جهد تبادل قوي حتى يتم التبادل بشكل سلس. يتم وضع الراتنجات الأسية ذات القدرة العالية على التبادل في المرحلة الأولى، حيث يتم تبادل أيونات H+ بسرعة مع الأيونات السالبة في الماء لتكوين أحماض غير عضوية. بعد ذلك، يتم تبادل أيونات OH- عبر الراتنجات السالبة، مما يؤدي إلى تكوين الماء من أيونات H+ وOH-، وبذلك يتم التخلص من تأثير الأيونات المضادة، وهو أمر مفيد جدًا لعملية تبادل الأيونات السالبة. 5) يمكن للماء الخارج من مبدلات الكاتيونات ذو الطبيعة الحمضية أن يحيد القلوية في الماء (HCO3-)، والناتج وهو H2CO3 يمكن إزالته باستخدام جهاز إزالة الكربون. لذلك، يمكن لمبدل الكاتيونات أن يخفف من العبء على مبدل الأنيونات.
مبادئ الإعداد النظري لمعدات نظام إزالة الملوحة الكيميائي هي: المياه الخام → مبدل الكاتيونات → جهاز إزالة الكربون → مبدل الأنيونات → مياه خالية من الملوحة. نظرًا لانخفاض سعة التبادل لدى راتنجات تبادل الأنيونات ذات القاعدية القوية، يمكن بهذه الطريقة إزالة أيونات HCO3- من الماء على شكل ثاني أكسيد الكربون بفعالية، مما يقلل من العبء على جهاز تبادل الأنيونات ذو القاعدية القوية واستهلاك المواد القاعدية، ويطيل من عمر هذا الجهاز. كما يوفر ذلك ظروفًا مواتية لراتنجات تبادل الأنيونات لامتصاص أيونات السيليكات.
لماذا يتم وضع مبدل الكاتيونات أمام مبدل الأنيونات؟ الجواب: 1) عند إعادة تنشيط راتنجات تبادل الأيونات السالبة، يتم استخدام NaOH لذلك. وإذا كانت طبقة الراتنجات السالبة موجودة في المقدمة، فإن أيونات OH- الموجودة في مادة إعادة التنشيط تترسب على سطح الراتنجات السالبة. وأثناء التشغيل، تتفاعل هذه الأيونات مع الأيونات الموجبة في الماء مثل Ca2+ وMg2+ وFe3+، مما يؤدي إلى تكوين رواسب مثل Ca(OH)2 وMg(OH)2 وFe(OH)3 وCa(HSiO3)2. تترسب هذه الرواسب على سطح الراتنجات السالبة، مما يعيق عملية تبادل الأيونات ويؤدي إلى تلوث الراتنجات، كما أن من الصعب إزالة هذه الرواسب. 2) إن سعة التبادل لراتنجات تبادل الأنيونات أقل بكثير من راتنجات تبادل الكاتيونات، كما أنها عرضة للتلوث بالمواد العضوية بسهولة. لذلك، إذا تم وضع راتنجات تبادل الأنيونات قبل راتنجات تبادل الكاتيونات، فإن ذلك سيزيد من فرص التلوث العضوي، مما يؤدي إلى انخفاض أكبر في سعة التبادل، وهو أمر غير مفيد لمعالجة المياه المقطرة. ٣) أحد أصعب التحديات في معالجة المياه المقطرة هو إزالة أيونات السيليكات HSiO3- من الماء، ويتم ذلك باستخدام راتنجات تبادل الأيونات القاعدية القوية. لكن أيون السيليكات HSiO3- يوجد في الماء القلوي على شكل ملح وهو NaHSiO3، بينما في الماء الحمضي يوجد على شكل سيليكات (H2SiO3). إن قدرة راتنجات تبادل الأنيونات القوية على تبادل أيونات حمض السيليكيك أكبر بكثير من قدرتها على تبادل أيونات السيليكات، ولذلك فإن عملية التبادل تكون أفضل في المياه الحمضية. وبما أن مياه الخروج من أجهزة تبادل الكاتيونات تكون حمضية، فإن وضع راتنجات تبادل الأنيونات بعد راتنجات تبادل الكاتيونات يساعد بشكل كبير في إزالة أيونات حمض السيليكيك من المياه. 4) يوجد ظاهرة قابلية الانعكاس في تفاعلات التبادل لراتنجات تبادل الأيونات. هذه هي عملية التفاعل المضاد للأيونات، ولذلك يجب أن يكون هناك جهد تبادل قوي حتى يتم التبادل بشكل سلس. يتم وضع الراتنجات الأسية ذات القدرة العالية على التبادل في المرحلة الأولى، حيث يتم تبادل أيونات H+ بسرعة مع الأيونات السالبة في الماء لتكوين أحماض غير عضوية. بعد ذلك، يتم تبادل أيونات OH- عبر الراتنجات السالبة، مما يؤدي إلى تكوين الماء من أيونات H+ وOH-، وبذلك يتم القضاء على تأثير الأيونات المضادة، وهو أمر مفيد جدًا لعملية تبادل الأيونات السالبة. 5) يمكن للمياه الحمضية الناتجة عن مبادلات الكاتيونات أن تحيد القلوية في الماء (HCO3-)، والـ H2CO3 الناتج يمكن إزالته باستخدام جهاز إزالة الكربون. لذلك، يمكن لمبدل الكاتيونات أن يخفف من العبء على مبدل الأنيونات.
1. وظيفة جهاز إزالة الكربون هي التخلص من ثاني أكسيد الكربون. 2. عندما يمر الماء الخام عبر الراتنج الموجب، تتم امتصاص الأيونات الموجبة الموجودة في الماء، ويتم استبدال أيونات H+ الموجودة في الراتنج بأيونات أخرى في الماء، مما يجعل الماء حمضيًا، وذلك عندما يكون قيمة pH…
إذا مرت المياه الخام أولاً عبر مبدل الأيونات القاعدي القوي، فإن كربونات الكالسيوم وأكسيد المغنيسيوم وأكسيد الحديد وما إلى ذلك تترسب على سطح الراتنج، مما يجعل من الصعب إزالتها； إذا تم وضعه بعد مبدل الكاتيونات القوي الحمضي، فإن الكاتيونات التي تدخل مبدل الأنيونات ستكون في الأساس H فقط، مما يجعل المحلول حمضيًا، ويقلل من تأثير الأيونات المضادة، مما يسمح بحدوث التفاعل بشكل أكثر كفاءة. لذلك، يتم عادةً وضع مبدل الكاتيونات أمام مبدل الأنيونات
الجواب: إذا مر الماء الخام أولاً عبر مبدل الأيونات القاعدي القوي، فإن كربونات الكالسيوم وأكسيد المغنيسيوم وأكسيد الحديد وغيرها تترسب على سطح الراتنج، مما يجعل من الصعب إزالتها； إذا تم وضعه بعد مبدل الكاتيونات القوي الحمضي، فإن الكاتيونات الوحيدة التي تدخل مبدل الأنيونات هي H+، مما يجعل المحلول حمضيًا. وهذا يقلل من تأثير الأيونات المضادة، مما يسمح بحدوث التفاعل بشكل أكثر كفاءة. لذلك، يتم تركيب مبدلات الكاتيونات عادةً أمام مبدلات الأنيونات.
لماذا يتم وضع مبدل الكاتيونات أمام مبدل الأنيونات؟ إذا مرت المياه الخام أولاً عبر مبدل الأيونات القاعدي القوي، فإن كربونات الكالسيوم وأكسيد المغنيسيوم وأكسيد الحديد وما إلى ذلك تترسب على سطح الراتنج، مما يجعل من الصعب إزالتها ； إذا تم وضعه بعد مبدل الكاتيونات القوي الحمضي، فإن الكاتيونات التي تدخل مبدل الأنيونات ستكون في الأساس H فقط، مما يجعل المحلول حمضيًا، ويقلل من تأثير الأيونات المضادة، مما يسمح بحدوث التفاعل بشكل أكثر كفاءة. لذلك، يتم عادةً وضع مبدل الكاتيونات أمام مبدل الأنيونات