新型分离技术习题解答 - 第2章(2)

算平衡时膜两侧钠离子和氯离子的浓度。

解：设达到平衡时，Cl由膜右侧扩散到左侧的净通量为x

?????若Cl和聚丙烯初始浓度为?、ClR??R???L

????根据Donnan平衡，达到平衡时??Na??R??Cl??R???Na??L??Cl??L

?∴x??R??L?x???Cl??R?x

??3??Cl10?????3R∴x???0.1429?10(mol/L) ?3?3??2?10?5?102??Cl?????R??2RL2??????2??3??3???∴平衡时?，Na?5.143?10(mol/L)Cl?0.143?10(mol/L) ????LL??3??3??? ?，Na?0.857?10(mol/L)Cl?0.857?10(mol/L) ????RR

2-13 由Donnan排斥机理可知，带有负电的聚合物膜可以阻止溶液中的阴离子进入膜内，假定膜内固定点荷浓度为0.02eq/L，若膜一侧分别为氯化纳、硫酸钠和氯化钙溶液，其浓度均为1mmol/L。试计算膜对溶液中阴离子的选择性（膜内阴离子浓度与溶液内阴离子浓度之比）。 解：已知聚合物内固定电荷浓度为R?0.02eq/L

①：??cCl???，阳离子浓度为??cNa???，溶液内?cCl????1mmol/L的氯化钠： 设平衡后膜内阴离子浓度为?阴离子浓度为??cR??? ?cNa???，固定电荷为??cCl???，阳离子浓度为?∵由膜内电中性知：??cR??? ??cNa??????cCl??????cCl??????cNa??? ∵平衡后??cNa?????cCl??????cCl?????cNa??? ∴联立上面三式，化简后得：

2??ccm??0.001?????Cl???R??1???????对于系溶液可化简为-2?c===5?10mmol/L ??mmm?Cl?0.02????cR????cCl????cCl???mmmmmmmmm????cCl????2?cCl?????0.05?0.05

∴膜内阴离子浓度与溶液内阴离子浓度比

1??cCl???②：对于硫酸钠和氯化钙，可用以上相同方法求得，但有稍微不同如下：

对于硫酸钠来说：

m?????c? 由膜内电中性知：? 2?cSO2????c?2c?c?Na???4??Na???SO42???R??2m???c2?????c2???c?? 平衡后??cNa?????SO4??Na???SO4??m2mmm???c???SO4??0.01

最后求得膜内阴离子浓度与溶液内阴离子浓度比

?c???SO4?对于氯化钙来说：

由膜内电中性知：2??cR??? ??cCa2??????cCl??????cCl????2??cCa2??? 平衡后??cCa2???mmmm?m2???cCl??????cCl?????cCa2???

mm??2?cCl?????0.32 最后求得膜内阴离子浓度与溶液内阴离子浓度比

??cCl???

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