Адсорбция на електролити - studopediya

В разтвори на силни електролити разтворимо вещество в напълно йонизиран състояние. Поради това, има редица характеристики адсорбция: само йони, адсорбирани на полярен и почти не адсорбират върху неполярни адсорбенти. В този случай решаващ принос за вземане на електростатичния адсорбция взаимодействието.

Има два основни вида адсорбция на силни електролити: изборите и обмен. И в двата случая, методът води до електрическата двоен слой в интерфазата повърхността на твърдо вещество - разтвор.

а) селективен адсорбция. Отличителна черта на този процес е адсорбцията на катион и анион неравенството на. Почти винаги един от йони адсорбира селективно (избирателно). Това е от голямо практическо значение. Чрез избиране на желаните адсорбенти могат да бъдат извлечени от сложни смеси от вещества е строго определени.

Адсорбция на йони на твърдата повърхност подчинява на Панет-Fajans, на която за предпочитане се адсорбира от разтвори на адсорбционни йони, които могат да образуват с кристалната решетка на обратен знак йони адсорбент умерено утежняват конструиране допълнения кристална решетка.

Си представим, че разтвор на калиев йодид (KJ) кристали направен водонеразтворим сребърен йодид (AgJ). На кристали повърхностните AgJ разположени в определен ред и йони Ag + J на ​​- (. Фигура 2.12). При смесване на адсорбент и адсорбат разтвор на йодид йони, образуващи сребърни йони кристалната решетка слабо разтворимо съединение ще бъдат адсорбирани върху повърхността на кристала, кристал представляват излишък на отрицателни заряди. Калиеви йони не са адсорбирани на повърхността, тъй като те не са склонни към образуване на йодидни йони на решетка на умерено разтворими съединение (висока разтворимост постоянна KJ), но под влиянието на електростатично привличане, те ще бъдат в близост до повърхността. В резултат на йодидни йони сорбират повърхностни и калиеви йони, съдържащи се в течната фаза, образуват електрически двоен слой (фиг. 2.12, а).

Ако кристалите на сребърен йодид са в контакт с разтвор AgNO3. на кристала повърхност ще се адсорбира йони Ag +. формиране йони J - слабо разтворимо съединение и NO3 йони - ще остане в течна фаза (Фигура 2.12, Ь.).

Основен фактор, който допринася за специфичността на адсорбция на силни електролити, повърхността на зареждане е признак на полярен адсорбент: положително заредени сайтове на повърхността са адсорбирани аниони от разтвора на отрицателно заредени - катиони.

Увеличаването на йонен заряд увеличава адсорбционни свойства, и се размножават заредени йони се адсорбират по-добре от един изстрел. За същия заряд на йоните на адсорбция се отрази на тяхната маса и радиус. С увеличаване на атомна маса и радиус на адсорбция на йони се увеличава. Причината е, че по-големите радиус йони силно поляризирани и привлечени от полярен повърхност на адсорбента. Освен това, неговата хидратация намалява с увеличаване радиус йон и по-тънка обвивка хидратирани по-малка степен инхибира адсорбция. Катиони и аниони на същия заряд могат да бъдат позиционирани в така наречената серия liotronye (серия Hofmeister) в низходящ ред на техния афинитет към вода (всяка следваща йон хидратирани по-лошо от предишната):

За двойно заредени катиони лиотропна серия е както следва:

Самостоятелно зарежда аниони в следния ред:

б) обмен адсорбция. Терминът се отнася до процеса на еквивалентни заместване обмен адсорбция в друг йон адсорбент когато силна йон измества по-слаба (фиг. 2.13). Когато конкуренция за адсорбционни места върху адсорбента в крайна сметка ще бъдат както йони в количества пропорционални на техните сорбционен капацитет. Конкуренция йон може да повлияе промени пропорционално на адсорбцията на йони, т.е. един йон може да насърчи адсорбция на друга (синергичен ефект), или един от тях предотвратява натрупването на втория (явлението антагонизъм).

Йонообменна - обратим процес равновесие, посоката на които се определя главно от концентрацията на йонообменна Vai. Процесът се извършва непрекъснато, защото на топлинно движение. В този обмен на йони, като един вид (например, К + на К +) и различно естество, но със същия знак за заплащане. адсорбцията на обмен специфичен и зависи до голяма степен от естеството на твърдата фаза и се адсорбира електролита.

Разнообразие от йонообменна обмен адсорбция е адсорбция. Същността е, че в адсорбента като матрица, химически се свързват йонните групи, способни на дисоциация и неговата йонна обмяна на разтвор на като заредени йони, с висок афинитет към адсорбента.

Адсорбенти способни да обменят йони, наречени йонообменители или йонообменители. Обикновено това са естествени или синтетични съединения с неорганична или органична природа. неорганични йонообменители имат кристална структура, в която мрежи съдържа сменяеми йони. Те включват алуминиеви силикати, алуминиев хидроксид, желязо, титан, силикагел, целулоза, и много други. Органични йонообменници имат пространствена структура, съставена от омрежени полимерни вериги (Фигура 2.14.), Който е ковалентно свързан атом групи R, носещ положителен (+) или отрицателен (-) такси (фиксирани йони на йонните групи). Тези разходи са компенсирани от контра-йонни групи: Н + или ОН -. където Н + и ОН - сменяеми катиони и аниони. Преместването свободно в средата противойоните свързани с електростатично заредени групи R може да бъде заместена в стехиометрично свободни йони в разтвор с голяма химическа потенциал. В резултат на йонообменна се съхранява като електрическата неутралност на йонообменен и разтвор.

Йонните групи се използват като остатъци въглища, сярна киселина, фосфорна киселина, амониеви или сулфониева група от основи, аминокиселини, различни степени на заместване, както и пиридинови основи. В зависимост от тяхното естество, йонообменители са разделени на катионни и анионни обменители.

Катион - е адсорбенти в която физическото или полимерна основа - матрица ковалентно свързани към киселинна йонна група: карбоксил, фосфат или сулфат. Катион обменни катиони могат да бъдат или в + -формата на Н, т.е. съдържа сменяеми водородни йони или сол с метален катион. Йонийски реакция може да се изрази със следната формула:

където: - SO3 Н - йонна група;

- Н + и К + - контра-йонна група;

- R - физическо или органична матрица.

Анион - е адсорбенти, в който матрицата на йонообменна смола е ковалентно свързан към основните нейоногенен групи: кватернерни амониеви съединения, заместени амини, пиридин. обмен Анион аниони (ОН - ПК - CO3 2- и др ...) с други йони, съгласно схемата:

Получените смоли, в които обменните свойства на адсорбенти комбинирани със селективна абсорбция през последните години. Това се постига чрез ковалентно свързване на положително или отрицателно заредени йонни групи с матриците (кристали), характеризираща се чрез селективно адсорбция. Те включват toyoperly.

Основните предимства на йонообменници като адсорбенти са им голям капацитет обмен, химическа устойчивост и механична якост, различни киселина базови свойства, възможността за многократно регенерация. Използването им в промишлеността се пречиства от примеси разтвори на електролити, излъчват редки метали, се получава напълно деминерализирана вода, дестилирана при температура не по-малък чистота, се използват като катализатори в реакции на естерификация, хидратация и дехидратация. В пилотни йонообменници, използвани за получаване на пречистени витамини, ензими, хормони, алкалоиди, други биологично активни съединения. В медицината - за запазване на кръв, за безкамерна определяне на киселинността на стомашния сок, детоксикация в случаите на отравяне с токсични електролити.

обменни смоли аниони се използват като антиациди (т.е. намаляване на стомашната киселинност) средства за предотвратяване ацидоза и други. В последния случай те се използват за обмен на адсорбция водород, така йони водород са заменени с метални катиони по-горе. Катионните топлообменници се използват за профилактика и лечение на оток, асоцииран със сърдечна декомпенсация.

Свойства на йонообменници имат тъкани на растения и животни. Техните катионни параметри се определят от присъствието на карбоксилни и фосфатни групи; способността за обмен на аниони осигури амино групи на протеините.