Modelling of ion-exchange equilibria in three-component systems

• Autorzy: Petrus R. , Warchoł J.K.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie równowagi wmiany jonowej w układach trójskładnikowch

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Quatemary ion exchange equilibria have been studied between heavy metal solutions (Pb2+, Cd2+ and Cu2+) and the Na-fonn of clinoptilolite. The value of the ion-exchange equilibrium constant was estimated for the Langmuir, Competitive Langmuir, and thermodynamic isotherm models. For each isotherm, calculations were clone taking into account the concentration of ions in both phases. Additionally, for the thermodynamic isotherm, two other cases were considered: 1) activity of ions in liquid phase and concentration in solid phase, and 2) activity of ions in both phases. It was found that the exchange capacity for a given M2+ is not a constant value and may differ in one- or multi-component systems. The results show that the equilibrium model based on the law of mass action, which considers no-nideal behavior of both phases, allows us to best approximate real multi-component equilibrium data in all studied systems.

PL

W pracy przedstawiono modelowanie równowagi wymiany jonowej w układzie: trójskładnikowy roztwór metali (Pb2+, Cd2+, Cu2+) i klinoptylolit w formie Na. Wartości stałych równowagi wyznaczono z następujących równań: Langmuir, Competitive Langmuir (Nikolski) i izoterma termodynamiczna. Obliczenia na podstawie wymienionych równań przeprowadzono dla wartości stężeń jonów w obu fazach. Ponadto, dla izotermy termodynamicznej obliczenia przeprowadzono przy uwzględnieniu: (1) aktywności jonów w fazie ciekłej i stężeń jonów w fazie stałej oraz (2) aktywności jonów w obu fazach. Stwierdzono, że pojemność jonowymienna dla danego jonu metalu nie jest wartością stałą i może być różna dla układów jedno- i wieloskładnikowych. Uzyskane wyniki wskazują, że najdokładniejsze przewidywanie stężeń równowagowych we wszystkich rozpatrywanych układach trójskładnikowych uzyskano przy zastosowaniu modelu bazującego na prawie działania mas, który dodatkowo ujmował w swoim matematycznym zapisie nieidealne zachowanie jonów w obu fazach.

Słowa kluczowe

EN

ion exchange equilibria; clinoptilolite; heavy metal removal

PL

równowaga wymiany jonowej; klinoptylolit; usuwanie jonów metali ciężkich

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Chemia i Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 11, nr 11
• Strony: 1193--1201
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Petrus R.

autor

Warchoł J.K.

• Rzeszów University ofTechnology, ul. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Różycka D. and Stechman M.: Chemik, 1997, 1, 8-13.
• [2] Kesraoui-Ouki S., Cheeseman C.R. and Perry R.: J. Chem. Tech. Biotechnol. 1994, 59, 121-126.
• [3] Bailey S.E., Olin T.J., Bricka M. and Dean D.: Wat. Res., 1999, 33(11), 2469-2479.
• [4] Petrus R. and Warchoł J.: Chem. Inż. Ekol., 2000, 7(4), 327-337.
• [5] Jacobs P.H. and Föster U.: Wat. Res., 1999, 33, 2083-2090.
• [6] Gordon J.: Symulacja systemów, WNT, Warszawa 1974.
• [7] Armbruster T.: Zeolite and mesoporous materials at the down of 21st century, Galarnau A., DiRenzo F. & Vedrine J. (eds.), 2001, 13-25.
• [8] Malis S., Markos J., Cao G. and Morbidelli M.: Fluid Phase Euilibria, 1996, 117, 281-288.
• [9] Novosad J. and Myers A.L.: Can. J. Chem. Eng., 1982, 60, 500-503.
• [10] Tremillon B.: Jonity w procesach rozdzielczych, PWN, Warszawa 1970.
• [11] Pitzer K.S.: Activity coefficient in electrolyte solutions, 2rd ed. CRC Press, Florida 1991.
• [12] Wilson G. M.: J. Am. Chemical Society, 1964, 86, 127-130.
• [13] Smith R.P. and Woodburn E.T.: AIChE J., 1978, 24, 577-587.
• [14] Shallcross D.C., Herrmann C.C. and McCoy B.J.: Chem. Engng. Sci., 1988, 43, 279-285.
• [15] Allen R.M. and Addison P.A.: Chem. Engng J., 1989, 40, 151-158.
• [16] Allen R.M. and Addison P.A., Dehapunya A.H.: Chem. Engng J., 1990, 44, 113-119.
• [17] Mehablia M., Shallcross D. and Steves G.: Chem. Engng, Sci., 1994, 49(14), 2277-2286.
• [18] Marquardt D.W.: J. Soc. Ind. Appl. Math., 1963, 11(2), 471-475.
• [19] Warchoł J.: Rozprawa doktorska. Badanie mechanizmów zachodzących podczas usuwania jonów metali ciężkich na klinoptylolitach karpackich. Politechnika Wrocławska. Wroclaw 2003.
• [20] Loizidou M. and Townsend R.P.: Zeolites, 1987, 7, 153-158.
• [21] Petrus R. and Warchoł J.: Micropor. Mesopor. Mater., 2003, 61, 137-146.