Intraparticle mass transfer in bidispersed porous ion exchanger part I: Isotopic ion exchange

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Abstract

A simple theoretical equation of intraparticle effective diffusivity ��e, in a bidispersed porous ion exchanger was derived under the assumption of parallel diffusion in the solid phase and the macropore. ��e of Na+, CO2+, Zn2+ and Ce3+ in several MR-type resins and other type of porous resins (P-type resin) were measured by isotopic ion exchange. In MR-type resin, ��g was affected by the concentration of the bulk solution Co and was separated into a solid phase diffusivity ��g and a macropore diffusivity ��p by using the derived equation. Equations for estimating ��g were obtained. The diffusivity ratio of ��p to diffusivity in infinitely dilute aqueous solution for a monovalent ion agreed with the Neale and Neder's theoretical equation for tortuosity factor within 10%. In P-type resin, it became clear that the effect of macropore diffusion is negligible. ��e was little affected by Co. Separated ��p was little larger than ��g, and ��g was nearly equal to ��e. The equations for estimating ��g of a P-type resin were quite similar to those for gel-type resins.

Abstract

On a établi une équation théorique simple pour la diffusivité intraparticulaire effective ��e dans un échangeur d'ions poreux bidispersés dans l'hypothèse d'une diffusion parallèle dans la phase solide et dans les macropores. On a mesuré, par échange isotopique d'ions, ��e pour Na+, CO2+, Zn2+ et Ce3+ dans plusieurs résines de type MR et d'autres types de résines poreuses ←type P→. Dans la résine de type MR, ��e est affectée par la concentration au sein de la solution Co et elle est scindée dans l'équation établie, en une diffusivité dans la phase solide ��g et une diffusivité dans les macropores ��p. On a obtenu des équations pour évaluer ��g. Le rapport entre ��p et la diffusivité dans une solution aqueuse infiniment diluée, pour un ion monovalent, est en accord à 10% près avec l'équation théorique de Neale et Neder pour le facteur de tortuosité. Dans le cas de la résine de type P, il est clair que l'effet de la diffusion dans les macropores est négligeable. ��p, est peu affectée par Co. ��p seule s'est avérée un peu plus élevée que ��g, et ��g est presqu'égale à ��e. Les équations servant à évaluer ��g pour une résine de type P ressemblent beaucoup à celles pour les résines de type gel.

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