адсорбцията на йонообменна на 1

РЕЗЮМЕ механизъм йонообменна е в стехиометрично заместване на йоните във фаза йони твърдо вещество от разтвор. При донор-акцептор взаимодействие на сорбента действа като полимерен лиганд.

адсорбцията на йонообменна има редица функции.

1. сорбиращ заредени частици (йони).

2. Адсорбция е само полярни сорбенти. Следователно неговото друго име - полярната адсорбцията.

3. Адсорбцията се придружава от образуване на електрически двоен слой, съставен от повърхност адсорбира йони от всякакъв вид и знак (потенциал определяне йони) и свързани с електростатични сили на обратен знак йони (противойони). Последният, са в динамично равновесие с разтвора на йони са подвижни и се разменят за йони на същия знак, които присъстват в разтвора.

4. За разлика от молекулите на адсорбция адсорбирани йони от разтвора се случва селективно в настоящата сорбент адсорбцията на йоните не е еднакво ефективно.

5. сорбция на йони се основава химична реакция на сорбента с сорбиран вещество. Обмен на противойони среща в строго еквивалентно съотношение и може да се опише чрез стехиометрично уравнение.

6. По-полярният сорбента е, толкова по-добре sorbs тези от водни разтвори.

7. Колкото по-голям радиус на кристалографски йони със същия заряд, толкова по-добре се абсорбира. Чрез способността да адсорбира йони са подредени в един ред (Giedroyc серия Hofmeister). Например, в реда Li + - Na + - К + - Rb + - Cs + - Mg 2+ - Са2 + - Sr 2+ - Ba 2+ -al 3+ - Fe 2+ или Cl - - Br - - NO3 - увеличава адсорбция капацитет - - I - - CNS.

Йонообменни е широко разпространен в природата и е от голямо практическо значение. Това е характеристика на много твърди природни адсорбенти като почва, глина, силициев диоксид, гелове, гелове алумина, зеолити (молекулни сита), а също и за специално синтезирани полимерни материали, такива като смоли, известни йонообменници.

Йонообменни смоли са гранулиран материал с гранули от сферична или неправилна форма. Тези смоли се състоят от пространствено "омрежени" въглеводородни вериги (матрица) с zhestkozakreplennymi ги нейоногенен групи - фиксирани йони. полимерна матрица с фиксиран аниони представлява полианион и катиони - поликатион. Зарядът се неутрализира polyion разпределени в полимера на обратен знак йони (противойони), които могат да влязат в реакция на обмен с йони на същия знак заряд, са в разтвор. Така, ако фиксираните йони носят отрицателен заряд (... -SO3 - -СОО - -PO3 2 - -AsO3 2 -), йонен обменник може да се обменя катиони и катион е:

Ако неподвижните йони са положително заредени (... -NH3 + = NH2 + [= N =] + [-S =] +), йонен обменник може да се обменя аниони и анионът е:

Линия горе за означаване на твърда фаза сорбент.

Основните характеристики на йонообменна процес (и процеса сорбция в общо) е коефициентът разпределение, коефициент на селективност и постоянен обмен йон.

Коефициентът на разпределение се определя от:

където - концентрацията на компонента във фазата на сорбент, мол / кг; Ci - равновесна концентрация на компонента в разтвор, мол / кг; - количество на веществото във фазата на сорбент, мол; MS - маса на сорбент, кг.

съотношения на селективност определят от целевите съотношение rastvoredeleniya съотношения (I) и (й) компонент примес:

постоянен капацитет на йонен обмен на смолата характеризира с избори. Като цяло, процесът на йонообменна могат да бъдат написани като реакцията:

където R - катионен обменник или анионен обменник матрица; X и Y - йонообменна; Z - разтвор йонен заряд, зарядът на йонообменната смола е йонообменна единица.

Равновесната константа за обмен на йони:

За изчисленията не са много строги дейности на компонентите във фазата на сорбент и вземе равен концентрация на веществото в твърдата фаза.

За единично заредени йонни обменители могат да пишат равновесната константа експресията, предвид това, че концентрацията на веществото във фазата на сорбент се определя чрез адсорбция си:

който се нарича уравнение Николски.

Основният критерий за оценка на пригодността на йонен обменник за операция е неговата обмен капацитет - броя молове или еквивалента вещество абсорбира за единица маса или обем на смола. Разграничаване общ капацитет обмен (УПИ), капацитетът преди пробив или динамичен обмен капацитет (DOE) и възможностите статично обмен.

Oye характеризира общата абсорбиращ капацитет на йонен обменник, получен в динамични условия, преди началото на насищане. Oye - стойността съответства на концентрация на функционалните групи на сорбент фаза способни йонообменна общ капацитет може да бъде изчислена от еквивалентното тегло на елементарен полимер единица съдържа един нейоногенен група. Въпреки това, за по-голямата част от йонообменни смоли, търговски достъпен, RLP остава близо до изчислената стойност. Това се дължи на трудността за въвеждане на йонните групи в синтеза на смоли.

DOE се определя като стойност на капацитет, който може да бъде приписана на сорбента осреднени резултати за определяне на обема на филтрувания разтвор чрез сорбиран вещество специфична концентрация преди пристига във филтрата (до пробив). Обикновено пробив концентрация се приема равна на TLV. DOE определя на технологичните възможности на сорбента.

Определяне на динамичен метод капацитет се извършва в колона, напълнена с йонообменна смола слой, който бавно се филтрира през известна концентрация на разтвора на електролит. размери колона, дебелина cationite, концентрация и състав на работния разтвор, скоростта на филтрация и процедурата за вземане на проби са дадени въз основа на конкретни изследователски задачи. В тестовете за контрол на йонообменници трябва да се ръководи от препоръките на гостите.

Фиг. 14. Изходът на сорбция крива в динамични условия

получената концентрация Експерименталният зависимост вещество във филтрата от обхвата му се нарича крива изход (фиг. 14).

капацитет на смолата в специфични условия, сорбция, измерени в статичен режим на разбъркване система, наречена статичен капацитет обмен (ДЛ). ДЛ стойност [% (спрямо теглото) или% (об.)] Е по-малко от общия капацитет.

Многобройни проучвания са показали, че процеса на обмен противойон включва 5 последователни етапи:

1) се движи изместената йон разтвора през филма околната зърното, към повърхността (филм, външни кинетика дифузия);

2) преместване на изместване йон във вътрешността на зърното на фиксирани йони, т.е. обмен точка (силикагел, външни дифузионни кинетика) ..;

3) химична реакция на двойно обмен (химически кинетика);

4) се движат изместената йонообменни във вътрешността на зърното от точката на повърхността;

5) измества от движението на йони през филма разтвор на околната зърна, дълбочина разтвор.

Общият процент на многостепенен процес се определя от най-бавната скорост етап. Откриване на този етап е първият етап на изследване на кинетиката на йонен обмен.

обикновено не се считат за пет и три етапа, като първо и пето, втори и четвърти етапи са от същия вид и предават различно само в посоката на движение на размяна на йони. От трите етапа на етапа двоен обмен се определя чрез химична кинетика - взаимодействие на първа, втора поръчки др ;. другите две фази са дифузионни.

Ако скоростта на процес не зависи от размера на зърната на йонообменната смола, етапът на ограничаване е химически кинетиката. Зависимостта на скоростта на обмен на зърнометричен състав йонообмена е решителната роля на дифузия, процес. Поставянето експеримент на зависимостта на курса на скоростта на разбъркване (статични условия) или с разтвор на скорост преминаване (динамични условия) на йонообменители с едновременно контакт, е възможно да се установи кой от процесите на дифузия (гел или филм) е от решаващо значение. Промени в курс на скоростта на разбъркване на разтвора или предаването показва решаваща роля филм кинетика.

Надеждна информация за конкретен механизъм дифузия дава прекъсване метод. Зърна обменник в някакъв момент отстранява от разтвора и след това се поставят в същия разтвор. Ако този процес се определя от кинетиката на гела, след като скоростта на процеса на прекъсване става по-висока, отколкото преди прекъсването. Ако този процес се определя от кинетиката на филма няма промяна в естеството на продукцията не се наблюдава крива.

1. Какво е повърхностното напрежение?

2. Каква е дейността на повърхността?

3. Как са вещества, които намаляват повърхностното напрежение?

4. Как се концентрацията на ПАВ в разтвор при повърхностното напрежение?

5. Каква е структурата на повърхностно активни молекули?

6. Това са наречени йонни повърхностно активни вещества?

7. обяснява рязкото намаляване на повърхностното напрежение с увеличаване на концентрацията на повърхностно активно вещество в разтвора?

8. Какво се нарича процеса на сорбция?

9. Какви са процесите, определени от равновесието на сорбция?

10. Какви са някои начини да изразят количеството на адсорбция?

11. В кои координати адсорбция изотерма е построен?

12. Какви процеси съответстват на различни части на изотерма на адсорбция?

13. Това, което е процес, наречен молекулно адсорбция?

14. повърхностното напрежение се променя по време на адсорбцията на молекулно?

15. Това, което е основната термодинамична уравнение се използва за описване на процеса на адсорбция на граничната повърхност между течната фаза - газ?

16. Какви фактори зависи от адсорбцията върху повърхността на секцията течна фаза - газ?

17. Каква е математическото уравнение, в съответствие с правило Дюкло-Traube?

18. Както ориентирани сърфактантни молекули за адсорбция на интерфейса на течната фаза - газ?

19. Това, което определя стойността на максималната адсорбция на молекули на същия хомоложна серия?

20. Каква е математическата формула, която съответства Shishkovsky уравнение?

21. Какви са основните принципи на теорията на Langmuir мономолекулно адсорбция И.?

22. Какво е уравнението на Langmuir адсорбция изотерма?

23. Това, което е физически константи смисъла на А и Б от уравнението Shishkovsky с позицията на теорията на Langmuir мономолекулярна адсорбция I. на?

24. Какво характеристиките на молекулите на повърхностно може да се изчисли с помощта на адсорбция ограничаване?

25. Какви са характеристиките на адсорбция върху твърда повърхност?

26. Това, което е количествена мярка на адсорбцията върху повърхността на твърда?

27. Какви методи са използвани за експериментално изследване на адсорбцията върху твърда повърхност?

28. Каква е същността на статичен метод?

29. Каква е същността на динамичен метод?

30. Какви са уравнения възможно да се опише адсорбционната изотерма на твърда повърхност?

31. Какъв метод се определи приложимостта на даден уравнение адсорбция изотерма?

32. Това е същността на механизма на йонообменна адсорбция?

33. Какви са характеристиките на йонообменна адсорбция?

34. Какво е йонообменен?

35. Какво е катион, който йони, адсорбирани върху катионния обменник, който описва реакцията на сорбция на катион?

36. Това, което е анион, който йони се адсорбира върху анионния обменник, който описва реакцията на сорбция на аниона?

37. Кои са основните характеристики на процеса на обмен на йони?

38. Кои са основните характеристики на смолата?

39. Какви са етапите се случи в процеса на обмен на йони?

40. Какви са главните ограничаващи етапи на йонообменна?