Определение лимитирующего диффузионного сопротивления

Фазу, в которой сосредоточено лимитирующее диффузионное сопротивление, можно определить по значению критерия Био:

где R – радиус частицы, м; – коэффициент внешней массоотдачи, м/с; – эффективный коэффициент диффузии в частице, м²/с; Г – тангенс угла наклона равновесной линии, м³/кг; – плотность ионита, кг/м³.

При Bi' = 20 общая скорость массопереноса определяется внутренней диффузией, тогда как при Bi' = 1,0 преобладающим является внешнее диффузионное сопротивление.

Коэффициент внешней массоотдачи определяем по критериальному уравнению

(1.20)

где:

;

м²/с [2].

Тогда:

Коэффициент внешней массоотдачи:

м/с.

В области сравнительно низких концентраций равновесная зависимость близка к линейной. Приближенно можно принять изотерму сорбционного обмена линейной с тангенсом угла наклона, равным

где С_ср – средняя концентрация ионов Na⁺. Среднюю концентрацию ионов Na⁺ в потоке можно найти как среднюю логарифмическую [5]:

кг/м³

Концентрация ионов Na⁺ в смоле, находящейся в равновесии с жидкостью, имеющей концентрацию , равна (1.17):

кг/м³

Средний тангенс угла наклона равновесной зависимости

Критерий Био

,

где м²/с;

Полученное значение критерия Bi' показывает, что процесс ионного обмена протекает во внешнедиффузионной области.