Среднее время пребывания частиц ионита в аппарате

Степень отработки зерна ионита сферической формы, находящегося в течение времени τ в жидкой среде концентрацией при Bi  0, определяется следующим выражением [5]:

(1.21)

где – конечная концентрация ионов Na⁺ в катионите, кг/кг.

Ввиду того, что в цилиндрических аппаратах с псевдоожиженным слоем твердая фаза полностью перемешана, плотность распределения частиц ионита по времени пребывания определяется следующим соотношением [5]:

(1.22)

Считая, что равновесная концентрация в ионите соответствует средней концентрации в потоке жидкости ( ), найдем среднюю по всему слою степень отработки ионита:

(1.23)

Конечную концентрацию ионов Na⁺ в катионите найдем из материального баланса, определив предварительно минимальный и рабочий расход ионита. Минимальный расход находим из условия равновесия твердой фазы с раствором, покидающим аппарат:

.

кг/кг.

Рабочий расход сорбента по опытным данным в 1,1–1,3 раза превышает минимальный. Приняв соотношение рабочего и минимального расходов, равное 1,2, получим рабочий расход катионита:

кг/ч.

Конечная концентрация катионита:

кг/кг.

Из уравнения (4.23) найдем среднее время пребывания частиц катионита:

(1.24)

Подставив известные величины в уравнение (4.24), получим