【Pergunta do dia】Princípios de Química Industrial 354: Camada de trabalho da resina (5 de abril)
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A seção de teoria química lança, a partir de hoje, a iniciativa “Uma pergunta por dia”, com o objetivo de ajudar todos a fixar os conhecimentos básicos de química. Em seguida, serão lançadas séries como “Princípios da Química”, “Separação de Massas”, “Termodinâmica Química” e “Processos Químicos”. Esperamos que todos apoiem essa iniciativa! Desejamos um Feliz Natal a todos! As respostas para as perguntas de “Uma pergunta por dia” podem ser vistas diretamente; o tópico será encerrado após 1 dia ! Para incentivar a participação contínua de todos este ano! Ao participar, você já recebe 3 recompensas em forma de “riqueza”; se responder corretamente, ganha mais 4 recompensas~~~ Pergunta simples: O que é a camada de trabalho da resina de troca iônica? Resposta: Quando a água flui através da camada de resina, devido às limitações na velocidade de troca iônica, é necessário que ela percorra uma certa distância antes que a quantidade de íons na água possa ser reduzida ao nível desejado. Nesse processo… Os íons em água se difundem continuamente para dentro das partículas de resina; essa camada de resina é geralmente chamada de camada ativa.
Quando a água passa pela camada de resina, devido às limitações na velocidade de troca iônica, é necessário que ela percorra uma certa distância antes que a quantidade de íons em sua composição chegue ao nível desejado. Nesse processo, as moléculas poliméricas presentes na água se difundem continuamente para dentro das partículas de resina. Geralmente, essa camada de resina é chamada de camada ativa.
Quando a água flui através da camada de resina, devido às limitações na velocidade de troca iônica, é necessário que ela percorra uma certa distância antes que a quantidade de íons na água possa ser reduzida ao nível desejado. É durante esse processo que isso acontece. Os íons em água se difundem continuamente para dentro das partículas de resina; essa camada de resina é geralmente chamada de camada ativa.
As resinas de troca iônica são compostos poliméricos insolúveis, com estrutura em rede e grupos funcionais (grupos ativos capazes de trocar íons). Geralmente, são partículas esféricas. A camada de funcionamento é, na verdade, a camada de troca – o local onde ocorre a troca de íons!
Esta camada é a região da camada inteira de resina onde ocorre a troca iônica
O que é a camada de funcionamento da resina de troca iônica? As resinas de troca iônica são compostos poliméricos com estrutura em rede, dotados de grupos funcionais. Elas são constituídas por um esqueleto tridimensional insolúvel, grupos funcionais ligados a esse esqueleto e íons trocáveis que possuem cargas opostas nos grupos funcionais.
A camada de trabalho de resina é a parte da resina presente no leito de resina onde ocorrem processos como troca iônica e adsorção.
Camada de troca iônica: é a camada do conjunto de resinas onde ocorre a troca iônica. Nessa camada, as resinas de troca de íons de cálcio e as resinas de troca de íons de sódio coexistem. Na parte superior, há mais resinas de troca de íons de cálcio, enquanto na parte inferior há mais resinas de troca de íons de sódio. Quando a água flui por essa camada, os íons Ca2+ e Na+ presentes na água são trocados, fazendo com que a concentração de Ca2+ na água resultante caia de sua concentração original até zero. A espessura dessa camada corresponde à largura da faixa de troca.
Na parte intermediária da torre de tratamento com resina, é onde ocorre a troca entre os íons positivos e negativos presentes na água e os grupos dissociáveis presentes na resina. Ou seja, os grupos dissociáveis da resina trocam de lugar com os íons presentes na solução. Os íons da solução se ligam aos grupos da resina que têm carga elétrica oposta, permanecendo assim na resina. Já os íons que são liberados da resina voltam para a solução. Essa parte da resina é chamada de camada ativa da resina, ou também de camada de troca de íons.
A realização da troca de íons pode ser feita por meio de cálculos que determinam a altura da torre de regeneração
É um processo tradicional de tratamento de água que consiste na substituição dos vários cátions e ânions presentes na água, por meio de resinas de troca iônica catiônica e aniónica
Durante o processo de troca iônica, a resina de troca iônica apresenta um fenômeno de estratificação: a água flui continuamente de cima para baixo através da camada de resina. No entanto, a ordem de contato entre a água e as diferentes partes da camada de resina muda, e, portanto, a taxa de troca iônica varia em diferentes alturas dentro da camada de resina. Quando a água passa pela camada de resina de troca iônica reciclada, os íons de cálcio presentes na água trocam de lugar com os íons presentes na superfície da resina. Por isso, essa camada de resina perde rapidamente sua capacidade de trocar os íons CA2 da água. Após a água passar por essa camada, suas propriedades não mudam. Por esse motivo, essa camada é chamada de “camada ineficaz”. A camada de resina abaixo da camada inerte é chamada de camada ativa. Quando a água passa por essa camada, os íons de cálcio presentes na água trocam de lugar com o NA presente na camada de resina, até que se atinja um equilíbrio nessa troca.
A espessura da camada de trabalho é o principal fator que afeta a eficiência do uso da resina de troca iônica. Do ponto de vista operacional, os fatores que influenciam a espessura da camada de trabalho são os seguintes: 1) Quanto maior for a seletividade da reação de troca iônica, maior será a velocidade dessa reação, e, consequentemente, menor será a espessura da camada de trabalho. 2) Quanto maiores forem as partículas da resina, maior será a área de superfície específica por unidade de volume da resina. Além disso, a difusão dos íons dentro da resina fica mais lenta, e a camada ativa torna-se mais espessa. 3) Quanto maior a concentração de íons na água de entrada, maior é o tempo necessário para a reação de troca, e mais espessa torna-se a camada de trabalho. 4) Quanto maior a velocidade do fluxo da água, menor é o tempo de contato entre a água e a resina, e maior fica a camada de trabalho. 5) Quanto maior a temperatura da água, mais fina é a camada de água que cobre a superfície da resina. Isso faz com que as reações de troca ocorram mais rapidamente, e a camada ativa também se torna mais fina. O impacto da resina relativa é mais evidente do que o impacto da resina de alta resistência.
O que é a camada de funcionamento da resina de troca iônica? Resposta: Quando a água flui através da camada de resina, devido às limitações na velocidade de troca iônica, é necessário que ela percorra uma certa distância antes que a quantidade de íons na água possa ser reduzida ao nível desejado. Nesse processo… Os íons em água se difundem continuamente para dentro das partículas de resina; essa camada de resina é geralmente chamada de camada ativa.
Durante a operação do trocador, formam-se três regiões dentro da camada de resina: a camada superior, composta pela resina inutilizada (chamada de camada inutilizada ou camada saturada); a camada intermediária, que é a camada de troca (ou camada ativa); e a camada inferior, que ainda não foi submetida ao processo de troca. Como a qualidade da água após passar pela camada de tratamento já está em equilíbrio com os agentes de troca iônica presentes aqui, a camada de resina localizada na parte inferior do trocador não consegue exercer toda a sua capacidade de troca durante o processo. Ela serve apenas para proteger a qualidade da água resultante do tratamento. Por isso, essa camada de resina é também chamada de camada de proteção.
Quando a água flui através da camada de resina, devido às limitações na velocidade de troca iônica, é necessário que ela percorra uma certa distância antes que a quantidade de íons na água possa ser reduzida ao nível desejado. É durante esse processo que isso acontece. Os íons em água se difundem continuamente para dentro das partículas de resina; essa camada de resina é geralmente chamada de camada ativa.
O nome completo da resina de troca iônica é composto pelo nome da categoria, pelo nome do esqueleto (ou gene) e pelo nome básico. A estrutura porosa pode ser de tipo gel ou de tipo de grandes poros. As resinas que possuem uma estrutura porosa física são consideradas resinas de tipo de grandes poros; antes do nome completo delas, é adicionado o termo “grandes poros”. Aqueles que pertencem à categoria ácida devem ter a palavra “positivo” adicionada antes do nome; já aqueles que pertencem à categoria alcalina devem ter a palavra “negativo” adicionada antes do nome. Por exemplo: resinas de troca iônica catiônica de estireno de alto poro e alta acidez.
O que é a camada de funcionamento da resina de troca iônica? ——Para atender às necessidades de produção, é exigida uma quantidade mínima de resina de troca iônica.
As resinas de troca iônica são compostos poliméricos insolúveis, com estrutura em rede e grupos funcionais (grupos ativos capazes de trocar íons). Geralmente, são partículas esféricas.
Durante o funcionamento do trocador, forma-se uma camada de resina em três regiões: a camada superior, composta pela resina inutilizada (camada inoperante ou camada saturada); a camada intermediária, que é a camada de troca (camada ativa); e a camada inferior, que ainda não foi submetida ao processo de troca.
O que é a camada de funcionamento da resina de troca iônica? Resposta: Quando a água flui através da camada de resina, devido às limitações na velocidade de troca iônica, é necessário que ela percorra uma certa distância antes que a quantidade de íons na água possa ser reduzida ao nível desejado. Nesse processo… Os íons em água se difundem continuamente para dentro das partículas de resina; essa camada de resina é geralmente chamada de camada ativa.