Індивідуальна самостійна робота

1. Взяти в аналітичному виді похідну dQ/dC за рівнянням (13).

2. Виконати розрахунок для лінійної ізотерми іонного обміну. Порівняти результати з даними для опуклої та увігнутої ізотерм.

3. З метою кращого засвоєння викладеного матеріалу провести розрахунки в середовищі Excel. Всі обчислення виконуються в стовпчиках з використанням авто заповнення («протягування»).

1. Ввести вихідні дані:

порозність іоніту: p:=0.6;

розподілювальне співвіднощення: Rat:=0,003;

концентраційна константа рівноваги для опуклої ізотерми: к=2.

2. Створити стовпчик концентрацій С від 0 до 1 з кроком 0,05.

3. Розрахувати за рівнянням (13) ізотерму Q=f(C). Побудувати двовимірну графічну залежності Q(С)=f(С) (точкова діаграма тут і далі).

4. Розрахувати значення хвильової швидкості Vwave(C) за рівнянням (15) з використанням значень С за пунктом 2. Рекомендується розрахунок провести в кілька стовпчиків з розбивкою рівняння (15) на кілька складових. Побудувати діаграму залежності Vwave(С)=f(С).

5. Створити стовпчик Z від 0 до 1 з кроком 0,05.

6. Розрахувати С=f(Z) за рівнянням C=1/EXP((5∙Z)²).

7. Розрахувати значення хвильової швидкості Vwave(Z) за рівнянням (15) з використанням значень С за пунктом 6. Рекомендується розахунок провести в кілька стовпчиків з розбивкою рівняння (15) на кілька складових. Побудувати діаграму Vwave(Z )=f(Z ).

8. Для моментів часу t = 0; 40; 80 у три стовпчика розрахувати рівняння характеристики Z_t = Z + t∙Vwave(Z). Значення Z використати за пунктом 6.

9. Побудувати залежності концентрацій вздовж осі фільтру С₀, С₄₀, С₈₀ від Z₀, Z₄₀, Z₈₀ (три ряди). Цифри 0, 40, 80 відповідають моментам безрозмірного часу t. Значення С_і для трьох рядів діаграми використати за пунктом 6.

10. Повторити розрахунок для увігнутої ізотерми (к= 0,2) і лінійної ізотерми (к=1). Порівняти отримані результати, а саме хід кривих на всіх побудованих діаграмах. Зробити висновки щодо впливу виду ізотерми на статику і динаміку іонного обміну.

Контрольні питання

Методи знесолення води, область застосування, переваги і недоліки. Іонний обмін: реакції, статика, кінетика, дінамика. Особливості статики і дінамики іонного обміну для опуклої та увігнутої ізотерм. Шляхи інтенсифікації іоннообмінних процесів. Конструкції фільтрів, область застосування, переваги і недоліки. Регенерація катіонітів і аніонітів: реакції, обґрунтування концентрації регенераційних розчинів.

Література

1 Очков, В.Ф. Анализ изотерм ионного обмена в среде Mathcad / В.Ф. Очков, А.П. Пильщиков, А.П. Солодов, Ю.В. Чудова // Теплоэнергетика, №7, 2003. – С. 13 - 18.

2 Запольский, А.К. Фізико-хімічні основи технології очищення стічних вод: Підручник / А.К. Запольский, Н.А. Мішкова-Кліменко, І.М. Астрелін та ін. – К.: Лібра, 2000. – 552 с.

3 Кельцев, Н.В. Основы адсорбционной техники. 2-е изд., перераб. и доп. – М., Химия, 1984. – 592 с.

4 Громогласов, А.А. Водоподготовка: процессы и аппараты / А.А. Громогласов, А.С. Копылов, А.П. Пильщиков– М.: Энергоатомиздат, 1990. –272 c.

5. Концевой, А.Л. Аналіз статики і динаміки обміну іонів різного заряду.

/ А.Л. Концевой, С.А. Концевой, О.О. Таргонська // Вода і водоочисні технології. Науково-технічні вісті. – №2(8), 2012. – С.50-58.