Ionenaustauschverfahren
Ionenaustausch ??????????
Einfach ausgedrückt, ist Ionenaustausch das Geben und Empfangen von Ionen zwischen einem Ionenaustauschermaterial und einer Proze?flüssigkeit. Sie findet statt, wenn die Prozessflüssigkeit durch das Ionenaustauschermaterial flie?t. Mobile Ionen auf dem Ionenaustauschermaterial werden mit Ionen im Proze?fluid ausgetauscht. Bei den Ionenaustauschanwendungen von La Habra Welding ist das Ionenaustauschermaterial eine aktivierte Copolymermatrix, die aus por?sen Perlen (Harz) besteht und das Prozessfluid Systemabwasser ist. ??????????
Typische Ionenaustauscher sind Ionenaustauscherharze (funktionalisiertes por?ses oder Gelpolymer), Zeolithe, Montmorillonit, Ton und Bodenhumus. Ionenaustauscher sind entweder Kationenaustauscher, die positiv geladene Ionen (Kationen) oder Anionenaustauscher austauschen, die negativ geladene Ionen (Anionen) austauschen. Es gibt auch amphotere Austauscher, die gleichzeitig Kationen und Anionen austauschen k?nnen. Der gleichzeitige Austausch von Kationen und Anionen kann jedoch wirksamer in Mischbetten durchgeführt werden, die ein Gemisch von Anionen- und Kationenaustauscherharzen enthalten oder die behandelte L?sung durch verschiedene Ionenaustauschermaterialien hindurchführen.
?????????? Ionenaustauscher k?nnen unselektiv sein oder abh?ngig von ihrer chemischen Struktur Bindungspr?ferenzen für bestimmte Ionen oder Klassen von Ionen aufweisen. Dies kann von der Gr??e der Ionen, ihrer Ladung oder ihrer Struktur abh?ngen. Typische Beispiele für Ionen, die an Ionenaustauscher binden k?nnen, sind:
????????????* H + (Proton) und OH- (Hydroxid);
????????????* Einfach geladene monatomare Ionen wie Na +, K + und Cl-
????????????* Double-geladene einatomige Ionen wie Ca2 + und Mg2 +;
????????????* Mehratomige anorganische Ionen wie SO42- und PO43-;
????????????* Organische Basen, in der Regel Moleküle, die die Amino-funktionelle Gruppe -NR2H +;
????????????* Organische S?uren, oft Moleküle, die funktionelle Gruppen -COO- (Carbons?ure) enthalten,
????????????* Biomoleküle, die ionisiert werden k?nnen: Aminos?uren, Peptide, Proteine, etc.
Ionenaustausch in der Metalltrennung
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?Ionenaustauschverfahren werden verwendet, um Metalle zu trennen und zu reinigen, einschlie?lich der Abtrennung von Uran aus Plutonium und anderen Actiniden, einschlie?lich Thorium; Und Lanthan, Neodym, Ytterbium, Samarium, Lutetium, voneinander und den anderen Lanthaniden. Es gibt zwei Serien von Seltenerdmetallen, die Lanthanide und die Actinide. Mitglieder jeder Familie haben sehr ?hnliche chemische und physikalische Eigenschaften. Der Ionenaustausch war für viele Jahre der einzige praktische Weg, um die Seltenen Erden in gro?en Mengen zu trennen. Diese Anwendung wurde in den 1940er Jahren von Frank Spedding entwickelt. Anschlie?end hat die L?sungsmittelextraktion die Verwendung von Ionenaustauscherharzen meistens unterdrückt, mit Ausnahme der Produkte mit der h?chsten Reinheit.
??????????Ein sehr wichtiger Fall ist das PUREX-Verfahren (Plutonium-Uran-Extraktionsprozess), mit dem das Plutonium und das Uran aus den abgebrannten Brennelementen aus einem Kernreaktor abgetrennt und die Abfallprodukte entsorgt werden k?nnen. Dann stehen Plutonium und Uran zur Herstellung von Kernenergie-Materialien, wie z. B. neuer Reaktorkraftstoff und Atomwaffen, zur Verfügung ???????????
?Ionenaustauschperlen sind auch eine wesentliche Komponente im In-situ-Lauge-Uranbergbau. In-situ-Rückgewinnung beinhaltet die Gewinnung von Uran-tragendem Wasser (Abstufung so niedrig wie .05% U3O8) durch Bohrl?cher. Die extrahierte Uranl?sung wird dann durch die Harzperlen filtriert. Durch ein Ionenaustauschverfahren ziehen die Harzperlen Uran aus der L?sung an. Uran-beladene Harze werden dann zu einer Verarbeitungsanlage transportiert, wo U3O8 von den Harzperlen abgetrennt wird und gelber Kuchen erzeugt wird. Die Harzperlen k?nnen dann zu der Ionenaustauscheinrichtung zurückgeführt werden, wo sie wieder verwendet werden.
??????????Das Ionenaustauschverfahren wird auch verwendet, um andere S?tze von sehr ?hnlichen chemischen Elementen, wie Zirkonium und Hafnium, zu trennen, was übrigens auch für die Nuklearindustrie sehr wichtig ist. Zirkonium ist praktisch transparent für freie Neutronen, die beim Bau von Reaktoren verwendet werden, aber Hafnium ist ein sehr starker Neutronenabsorber, der in Reaktorsteuerst?ben verwendet wird.
Ionenaustauscherharz
Ein Ionenaustauscherharz oder ein Ionenaustauschpolymer ist eine unl?sliche Matrix (oder Tr?gerstruktur), die normalerweise in Form von kleinen (0,5-1 mm Durchmesser) Perlen, üblicherweise wei? oder gelblich, hergestellt ist, die aus einem organischen Polymersubstrat hergestellt sind. Die Perlen sind typischerweise por?s, was eine hohe Oberfl?che ergibt. Das Einfangen von Ionen erfolgt unter gleichzeitiger Freisetzung anderer Ionen; Also wird der Prozess Ionenaustausch genannt. Es gibt mehrere Arten von Ionenaustauschharz. Die handelsüblichen Harze bestehen aus Polystyrolsulfonat. ??????????
Ionenaustauschharze sind weit verbreitet in verschiedenen Trenn-, Reinigungs- und Dekontaminationsprozessen eingesetzt. Die h?ufigsten Beispiele sind Wasserenth?rtung und Wasserreinigung. In vielen F?llen wurden Ionenaustauscherharze in solchen Prozessen eingeführt als eine flexiblere Alternative zur Verwendung von natürlichen oder künstlichen Zeolithen. Auch Ionenaustauschharze sind im Biodieselfiltrationsverfahren hochwirksam.
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