Ion exchange equilibria in binary and ternary systems

Authors

  • William D. A. Boyer,

    1. Department of Chemical Engineering, McMaster University, Hamilton, ON L8S 4L7, Canada
    Current affiliation:
    1. Northern Computer Systems Applications, Parry Sound, ON P2A 1T7, Canada
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  • Malcolm H. I. Baird,

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering, McMaster University, Hamilton, ON L8S 4L7, Canada
    • Department of Chemical Engineering, McMaster University, Hamilton, ON L8S 4L7, Canada
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  • I. Nirdosh

    1. Department of Chemical Engineering, McMaster University, Hamilton, ON L8S 4L7, Canada
    Current affiliation:
    1. Department of Chemical Engineering, Lakehead University, Thunder Bay, ON P7B 5E1, Canada
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Abstract

Simple mathematical models for binary and ternary ion exchange equilibria were developed to predict selectivity coefficients and resin capacities from a simple experiment to within acceptable engineering accuracy limits. Batch equilibrium experimental investigations were undertaken to test the models for binary systems (Ni-Na, Cu-Na, Zn-Na, Cd-Na and Pb-Na) and ternary systems (Ni-Cu-Na, Cd-Ni-Na, Cd-Cu-Na and Pb-Cu-Na) with a commercial DOWEX HCR-W2 resin. Binary parameters were used to predict ternary equilibria. It was found that good agreement between the predicted and experimental values was obtained when the binary selectivity coefficients of the two competing heavy metal ions in the ternary system were either almost equal or differed by a factor as large as five.

Abstract

On a mis au point des modèles mathématiques simples pour des équilibres d'échanges ioniques binaires et ternaires dans le but de prédire les coefficients de sélectivité et les capacités de résine à partir d'une expérience simple avec une précision acceptable sur le plan ingénierie. Afin de tester les modèles pour des systèmes binaires (Ni-Na, Cu-Na, Zn-Na, Cd-Na et Pb-Na) et des systèmes ternaires (Ni-Cu-Na, Cd-Ni-Na, Cd-Cu-Na et Pb-Cu-Na), on a entrepris des études d'équilibre discontinues expérimentales avec une résine DOWEX HCR-W2. Les paramètres binaires ont servi à prédire les équilibres ternaires. On a trouvé un bon accord entre les valeurs prédites et expérimentales lorsque les coefficients de sélectivité des deux ions de métaux lourds en concurrence dans le système ternaire étaient soit presque égaux ou différaient d'un facteur aussi grand que cinq.

Ancillary