试分析影响离子交换过程的因素

而用98.3％的浓硫酸?
三氧化硫被水直接吸收，会放出大量
的热，产生硫酸的酸雾，酸雾会腐蚀设备， 且逆流会妨碍对SO3的吸收。从化学方程式 上看，吸收三氧化硫似乎可以用水。但实 际上用水吸收的效率很低，并得不到较高 浓度的硫酸，这是因为水的表面上有很大 的水蒸气分压，也就是说，在气相中水蒸 气分子数很多。三氧化硫跟水蒸气分子迅 速结合，生成硫酸分子，由于来不及溶解 在水里，在气相中即发生硫酸蒸气的过饱 和现象而凝成酸雾。酸雾比硫酸分子大得 多，且又悬浮于气相中，运动速度慢，使 进一步吸收三氧化硫发生困难。
502小组
试分析影响离子交换过程的因素
试分析影响离子交换过程的因素
离子交换过程，除与溶液的离子性质及树 脂性能有关外，工艺条件也是影响交换过
程的重要因素。当树脂类型选定后， 对一定的工艺流程，影响交换 的主要因素有流速、原 料液浓度、温度等。
1. 流速
原料液的流速实际上反映了达到反应平 衡的时间，在交换过程中，离子进行扩 散—交换—扩散一系列步骤，有效地控制 流速很重要。一般，交换液流速大，离子 的透析量就高，未来及交换而通过树脂层 流失的量增多。因此，应根据交换容量等 选择适宜的流速。
用质量分数为98.3％的浓硫酸吸收三氧 化硫时，能达到很高的吸收率。因为SO3易 溶于纯硫酸中。
当使用硫酸的质量分数低于98.3％时， 发生的情况与用水吸收三氧化硫相似。如 果吸收的酸越稀，则生成酸雾的可能性就 越大，三氧化硫的吸收也就越不完全。
离子的价态
离子在树脂中扩散时，由于与带相反电荷的活性基 团存在库仑引力，且离子在价态越高，引力就愈大， 扩散速度就愈小。当原子价态每增加到个价态时， 内扩散系数的值可能会大幅度减少。在同种交换树 脂上，钠离子的扩散系数为比锌离子的高9倍左右。
溶液的浓度
溶液的浓度直接影响着扩散控制的类型，溶 液浓度较低时，般为外扩散控制；溶液浓度增加 时，为内、外扩散共同控制；溶液浓度再加大时， 则转变为内扩散控制。在外扩散控制的情况下， 交换速度随浓度的增加而增大；内、外扩散共同 控制时，随着浓度的增加，交换速度增加较慢； 而当内扩散控制时，浓度再继续增加，交换速度 已达到极限值，就不再增大了。
3.温度
温度越提高，离子的热运动越剧烈。 单位时间碰撞次数增加，可加快反应速率。 但温度太高，离子的吸附强度会降低，甚 至还会影响树脂的热稳定性，经济上不利， 实际生产中采用室温操作较宜。
课外：影响交换速度的因素
扩散速度是决定交换的主要原因，而 扩散速度又与溶液浓度、离子、温度、树 脂粒度、交联度以及溶液状态有关，因此， 交换的速度可以通过改变条件进行一定程 度的控制。
离子半径
半径小的离子，交换速度较快；而半径大的分 子在树脂中的扩散速度很慢，因为大分子会与树 脂骨架碰撞，增大扩散的路程。
搅拌速度
在外扩散控制时，增加搅拌速度会使交换速度增加； 但当搅拌速度增大到一定程度后，其转速再增加，对交换 速度的影响就不明显了。
补充：
工业制硫酸时 三氧化硫的吸收为何不用水，
2.原料液浓度
树脂中可交换的离子与溶液中同性离 子既有可能进行交换，也有可能相 互排 斥，液相离子浓度高，树脂接触机会多， 较易进入树脂网孔内，液相浓度低，树脂 交换容量大时，则相反。但液相离子浓度 过高，将引起树脂表面及内部交联网孔收 缩，也会影响离子进入网孔。
实验证明，在流速一定时，溶液浓度 越高，溶质的流失量液越大。
Βιβλιοθήκη Baidu联度
交联度低的树脂膨胀率高，树脂内部的网孔相 对大，扩散就较容易。在内部扩散控制时，可以 通过降低树脂的交联度来提高交换的速度。
颗粒度
无论在内扩散控制或是在外扩散控制的情况下， 树脂颗粒度的减小都有利于提高交换速度，尤其 对内扩散控制的场合，影响更为显著。
温度
溶液温度上升，交换速度就加快，一般 每上升1℃，速度加快4%～8%。