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我是电流密度,C浓度,F法拉第常数,j电势,z电荷数,离子扩散系数D,气体常数R T绝对温度,我指的是阴离子和阳离子的下标。
术语(RT / ziCiF) (dQ / dz)的维电势梯度浓度,代表了潜力,这是建立在两个不同浓度的电解液的解决方案。
2.2.3运输号码和膜选择通透性
在电解质溶液中,电流是由两个离子。然而,阳离子和阴离子通常携带不同部分的电流。在离子交换膜,当前进行抗衡离子优先选择。
当前的分数,这是由某种离子,离子迁移数所表达的,这是由ti - (13)
ZiJi Ti是组件的运输号码我记是它的通量,及其电荷数子。
的运输号码Ti表示分数总电流是由离子,离子的迁移数之和一个解决方案是1。
膜选择通透性是一个重要的参数来确定在一个特定的离子交换膜的性能膜过程。它描述了程度的膜通过离子电荷和保留电荷相反的离子。阳离子的选择通透性阴离子交换膜可以定义由以下关系[8]:
Ccm -£和凸轮——(14)
助教T c, c的选择通透性膜,T是运输号码,标cm,我指的是阳离子和阴离子交换膜,和下标c指的阳离子和阴离子,分别。
一个理想的选择性渗透阳离子交换膜只能传输带正电荷的离子,也就是说,反离子的迁移数的阳离子交换膜是T ^ - 1的选择通透性膜Cm - 1。选择通透性趋于0时,膜内的运输号码是相同的,在电解质溶液中,也就是说,对中医- Tc Ccm - 0。阴离子交换膜的对应关系。
某些离子的迁移数膜膜的浓度成正比,这是一个函数的平衡浓度的解决方案,由于唐南膜相排斥。因此,离子交换膜的选择性的结果排除同离子膜的阶段。
co-ion在离子交换膜的浓度可以从唐南平衡计算。单价盐和一个diluate盐溶液和假设活动系数的盐膜和解决方案1,co-ion浓度在膜是给第一次近似的[12]:
Cfix C浓度,下标有限公司,并修复指co-ion,盐,和固定的离子膜,标s和m指膜和解决方案。
Eq。(15)表明co-ion浓度的选择通透性的膜和膜与溶液中的盐浓度降低,会消失,当溶液中盐浓度是相同的固定膜的离子浓度。
2.2.4膜反离子选择通透性
传输多种不同的抗衡离子的离子交换膜可以完全不同。离子通过膜的运输率取决于其浓度和流动性。抗衡离子的浓度总是接近的浓度固定膜的指控。离子的迁移率主要取决于水合离子的半径和膜结构。的流动不同离子在水溶液中不互相非常不同。例外是H +和哦离子。他们的机动性是5 - 8倍高于其他离子。这个异常的高流动性ofprotons和氢氧根离子结果ofmolecular水偶极电荷的相互作用。质子形成水合氢离子和运输主要通过所谓的隧道机制从一个水合氢离子到下一个水分子。这不仅解释了质子也是非同寻常的高迁移率的原因之一的高渗透率阴离子交换膜质子而这些膜通常有一个非常低渗盐阳离子,移动与水合物壳通过扩散的解决方案。 The same mechanism holds also true for the transport of hydroxide ions and thus the permeability of hydroxide ions is much higher than that of other salt anions. Because protons and hydroxide ions are transported only to a small extent as individual ions surrounded by a hydration shell, they contribute very little to the electroosmotic transport ofwater, and their water transport number is always quite low.
离子交换膜的选择通透性不同的抗衡离子的浓度和迁移率是由不同的离子膜如前所示。不同的抗衡离子的浓度确定膜主要是通过静电效应称为“electroselectivity”[13]。的流动性取决于水合离子的大小。
一个典型counterion-exchange序列包含SO3集团固定电荷的阳离子交换膜是:
菲律宾媒体+ > Pb2 + > Sr2 + > Ca2 + > Mg2 + > Ag) + > K + > NH + > Na + >李+
类似counterion-exchange序列获得阴离子的阴离子交换膜含有季铵组固定费用:
我- > Br - > Cl - > F -
选择通透性是离子交换的产物选择性和灵活性选择性。不同离子的迁移率主要取决于立体效果,也就是说,离子的大小和膜的交联密度。
2.2.5电渗析水运输
水运输电渗析从diluate集中过程流可以显著影响流程效率。如果一个对流通量由于压力流流之间的差异可以被排除在外,仍有两个来源的运输水从diluate集中解决方案。第一个是渗透压的结果之间的差异这两个解决方案,第二个是由于电渗,结果被运送离子耦合的水通过膜电势的驱动力。
每个两个通量可能主要取决于perm-selectivity离子交换膜的浓度梯度和电流密度。在一个高度选择性渗透膜和适度的差异在盐浓度两个解分离的膜电渗流量控制,通常远高于溶剂渗透通量。在电渗析,水通量由于电渗可以表达的一种溶剂迁移数使水分子由一个离子运输的数量。
水运输因此m Jw /数量
我在mTw水迁移数,Jw水通量,霁是通过给定的离子膜的通量。
水迁移数指的是数量的水分子转移通过给定一个离子膜。这取决于膜电解液,也就是说,在离子的大小,他们的价,浓度的解决方案。在水盐解决方案和商业离子交换膜,水运输号码是4 - 8的顺序,也就是说,1摩尔的离子传输ca。4 - 8摩尔的水通过一个典型的商业离子交换膜。
继续阅读:膜的制备离子交换作用
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