Mesure des coefficients de diffusion des ions Na⁺ et Ca⁺⁺ dans une résine échangeuse d’ions cationique forte de type gel

(Centre de Cinétique Physique et Chimique C.N.R.S., Route de Vandœuvre, 54600 Villers), France.

Résumé

On a déterminé les coefficients de diffusion des ions Na⁺ et Ca⁺⁺ dans une résine échangeuse de cations (Duolite C 20) à partir de mesures de la fraction échangée en fonction du temps sur de petits échantillons de résine soumis à un excès de solution. Deux modèles ont été utilisés, l’un consistant à écrire les lois classiques de diffusion dans une sphère, et conduisant à un coefficient de diffusion unique constant (loi de Fick) ; l’autre modèle tient compte des forces électriques et de la différence des diffusivités limites des ions échangés (modèle de Nernst-Planck). Les résultats correspondant aux deux modèles sont comparés et discutés. On établit une relation approchée simple entre les coefficients de diffusion des deux modèles, qui représente une large gamme de résultats de la littérature à mieux que 5 % près.

Abstract

The diffusion coefficients of Na⁺ and Ca⁺⁺ in a cationic ion exchange resin (Duolite C 20) have been determined from measurements of the fraction of the capacity exchanged as a function of time in small samples subjected to an excess of solution.

Two models of the process have been considered; one using the classical law for diffusion in a sphere which leads to a single constant value of the diffusion coefficient (Fick’s law), the other model taking into account the electric forces set up by the diffusion and the differing limiting diffusivities of the exchanging ions (Nernst-Planck model).

The results from the two models are compared and discussed. A relationship between the diffusion coefficients derived from the two models has been established which represents a large range of literature results to better than 5 %.