WYKORZYSTANIE JONITÓW WŁÓKNISTYCH Katarzyna Szymona Politechnika Lubelska Listopad 2005

HISTORIA WYMIANY JONOWEJ Pierwsze wzmianki w Biblii – Mojżesz wykorzystuje proces, który działa na zasadzie wymiany jonowej do przygotowania wody pitnej z wody słonej; Arystoteles, a następnie ludzie starożytni wykorzystują proces wymiany jonowej do przygotowania wody do picia; Początek XX wieku – niemiecki naukowiec dr Gans wykorzystuje wymianę jonową na skalę przemysłową; 1935r – Adams i Holmes wykorzystują do tego procesu jonity granulowane; Wykorzystanie wymiany jonowej w USA do zmiękczania wody – miało to ogromne znaczenie dla rozwoju procesu wymiany jonowej;

ZASTOSOWANIE WYMIANY JONOWEJ Uzdatnianie wody do celów przemysłowych – zmiękczanie i demineralizacja wody; Uzdatnianie wody do celów konsumpcyjnych; Oczyszczanie powietrza z zanieczyszczeń kwaśnych i zasadowych;

REAKCJE WYMIANY JONOWEJ Dla wymiany kationitów: RXn- + nAY ↔ RXAn + nY- Dla wymiany anionitów: RXn+ + mBZ ↔ RXZm + mB+ gdzie: R- szkielet polimeryczny, X- trwale związane ze szkieletem grupy jonoczynne, A, B- ruchliwe kationy, Y, Z- ruchliwe aniony, n, m- odpowiednie wartości kationitu i anionitu

Wymiana jonowa zachodzi miedzy fazą stałą a fazą ciekłą oraz między fazą stałą a fazą gazową; Wymiana jonowa może zachodzić w warunkach statycznych lub dynamicznych; Duży wpływ na proces jonowymienny wywiera rodzaj materiału z jakiego zbudowana jest matryca wymieniacza oraz struktura tego materiału;

JONITY WŁÓKNISTE Osiągają wysoką sprawność w procesie sorpcji gazów i płynów; Mogą być użyte w postaci materiałów tkanych i nietkanych; Składają się z monowłókien jednolitych o rozmiarze 5 do 50 mikrometrów; - Posiadają ekstremalnie wysoką stabilizację osmotyczną;

Rys.1. Struktura typowego jonitu granulowanego. Rys.2. Struktura jonitu włóknistego.

JONITY WŁÓKNISTE DO OCZYSZCZANIA POWIETRZA Jonity na bazie polipropylenu i poliakrylonitrylu, oczyszczają powietrze z zanieczyszczeń kwaśnych i zasadowych; Oczyszczanie gazów wylotowych zanieczyszczonych m.in.: SO2, HCl, SO3, NxOy, HF do poziomu rzędu mikrogramów na m3; Wykorzystanie do oczyszczania powietrza o wysokiej czystości w przemyśle półprzewodnikowym oraz farmaceutycznym; Odpowiednie do oczyszczania wyziewów emitowanych przez zakłady przemysłowe oraz farmy hodowlane, (NH3, RNH2); Usunięcie brzydkich zapachów i szkodliwych substancji z powietrza do oddychania, (RSH, R-NH2); Oczyszczanie powietrza z dymu tytoniowego, (kabiny dla palaczy);

JONITY WŁÓKNISTE DO OCZYSZCZANIA WODY Wysokie tempo procesu wymiany jonowej i niski opór hydrodynamiczny w warstwie filtracyjnej. Wysoka sprawność jonitów pozwala na zastosowanie ich do: zmiękczania wody; oczyszczania wody z metali ciężkich takich jak: ołów, miedź, kadm, cynk oraz z azotanów; dejonizacji wody; usunięcia śladowych ilości jonów z dużych objętości; przygotowania wody ultraczystej; zastosowania do małych i średnich przenośnych urządzeń do oczyszczania wody; chromatografii; wkładów filtracyjnych stosowanych w gospodarstwach domowych do oczyszczania wody do picia; oczyszczania wody z jonów chromu, molibdenu, wolframu i wanadu; Jonity te pozwalają na oczyszczenie dużych objętości wody w stosunkowo krótkim okresie czasu.

JONITY WŁÓKNISTE DO OCHRONY CIAŁA LUDZKIEGO Maski gazowe; Maski tlenowe; Respiratory; Ubrania ochronne; Zmywaki;

Rys.3. Ubranie z jonitu włóknistego, chroniące skórę przed szkodliwymi zanieczyszczeniami.

JONITY WŁÓKNISTE DO REAKCJI KATALIZY CHEMICZNEJ Zamiana petrochemiczna; Uodpornienie enzymów; Zamiana mieszanin wybuchowych;

Rys. 4. Porównanie stopnia wymiany jonowej na mocno zasadowym Rys.4. Porównanie stopnia wymiany jonowej na mocno zasadowym anionicie.

Rys. 5. Schemat filtra powietrznego w systemie Rys. 5. Schemat filtra powietrznego w systemie wentylacyjnym: 1-rura zasysająca powietrze; 2-filtr powietrzny na bazie jonitu włóknistego; 3-wentylator; 4-rura wyjściowa.

PODSUMOWANIE Jonity włókniste jako temat dalszych badań; Opracowanie nowych technik prowadzenia procesu; Wynalezienie nowych typów reaktorów do prowadzenia wymiany jonowej za pomocą materiałów włóknistych; W jaki sposób prowadzić proces wymiany jonowej, aby nieprzeciętne właściwości jonitów włóknistych były w pełni wykorzystane?

Dziękuję za uwagę!