Cтраница 3
Когда положительным подвижным ионом катионита является ион водорода - Н, то такой катионит является по существу многовалентной кислотой, так же как анионит с обменным гидро-ксильным ионом - ОН является многовалентным основанием. Подвижность способных к обмену ионов ограничивается расстояниями, при которых не теряется ьзаимосвязь их с неподвижными ионами противоположного заряда на поверхности ионита. Это ограниченное вокруг молекулы ионита пространство, в котором находятся подвижные и способные к обмену ионы, называют ионной атмосферой ионита. [31]
По своим свойствам эти группы близки к фенольным, хотя скорее всего это другие группы. Возможно, что при низких температурах сульфирования или иных мерах предосторожности можно свести до минимума процессы окисления сополимеров и таким путем избежать появления в ионите слабокислотных групп. Однако это не кажется необходимым, поскольку с присутствием слабокислотных групп в молекулах ионитов, по-видимому, связаны их избирательные свойства. По всей вероятности, указанные группы возникают в бутадиеновых звеньях. [32]
Способность ионитов к ионному обмену объясняется их специфической структурой, состоящей из твердой нерастворимой в воде молекулярной сетки, к отдельным местам которой на поверхности и внутри ее массы присоединены химически активные функциональные группы атомов ионита. С электрохимической точки зрения каждая молекула является своеобразным твердым электролитом. В результате электролитической диссоциации ионита вокруг нерастворимого в воде ядра образуется ионная атмосфера, представляющая собой ограниченное вокруг молекулы ионита пространство, в котором находятся подвижные и способные к обмену ионы. [33]
Коэффициент распределения ионита между органической фазой и водным раствором должен быть таким, чтобы его концентрация в органической фазе значительно превышала соответствующую величину для водных растворов. Кроме того, ионит должен образовывать с определяемыми ионами более прочные комплексы, чем с любыми потенциально мешающими ионами, присутствующими в анализируемом растворе. Помимо селективности активная группа ионита должна обладать способностью вступать с определяемыми ионами в быстрое подвижное ионообменное равновесие. Как правило, эти условия выполняются, если молекулы ионита содержат длинные углеводородные цепочки с большим числом углеродных атомов. Для каждого конкретного случая практически всегда можно найти систему, удовлетворяющую данным требованиям. [34]
Для того чтобы рассмотреть в самом общем и схематическом виде протекание рабочего цикла в ионитном фильтре, проведем мысленно вертикальный разрез загруженного в фильтр ионообменного материала и выделим в нем элементарную струйку обрабатываемой воды, омывающую вертикальный ряд молекул ионита, причем для простоты наблюдения ограничимся десятью такими молекулами. Разумеется, в действительности число таких молекул в ионитном фильтре огромно, и расположены они далеко не строго вертикально одна над другой, также как и путь элементарной струйки воды претерпевает различные отклонения от прямолинейного. Однако принятые условные допущения позволяют относительно правильно представить происходящие в фильтре процессы. Далее будем считать, что мы можем видеть элементарную струйку воды; молекулы ионита и находящиеся в них ионы. Тогда, если на протяжении рабочего цикла фильтра будем делать через некоторые промежутки времени фотоснимки этой элементарной струйки, получим ряд последовательных кадров, которые позволяют показать, какие изменения происходят в обрабатываемой воде и в молекулах ионита во время работы фильтра. [35]
Способность ионитов к ионному обмену объясняется их специфической структурой. Ионит состоит из твердой нерастворимой в воде молекулярной сетки, к отдельным местам которой на поверхности и внутри ее массы присоединены химически активные функциональные группы атомов ионита. С электрохимической точки зрения каждая молекула является своеобразным твердым электролитом. В результате электролитической диссоциации ионита вокруг нерастворимого в воде ядра образуется ионная атмосфера, представляющая собой ограниченное пространство вокруг молекулы ионита, в котором находятся подвижные и способные к обмену ионы. Если эти подвижные ионы имеют положительный заряд, ионит называется катионитом, если отрицательный - анионитом. [36]
Для успешного выполнения процесса регенерации ионообменного материала, кроме обеспечения макси - мально полного контакта раствора с частицами ионита, необходимо обеспечить протекание ионного обмена в нужном направлении, что зависит прежде всего от концентрации реагента в регенерационном растворе. Как уже указывалось выше, по мере прохождения регенерационного раствора через истощенный ионит раствор все в большей степени загрязняется удаляемыми из молекул ионита вредными ионами, что приводит к торможению процесса регенерации ионита. Для этого пропускают сначала первую порцию относительно-мало концентрированного регенерационного раствора, в результате чего происходит лишь частичное вытеснение из истощенных молекул ионита вредных катионов. Затем пропускают вторую порцию регенерационного раствора повышенной концентрации в более благоприятных условиях, поскольку некоторая часть вредных катионов была удалена вначале. Оптимальным решением в этих условиях является плавное изменение концентрации реагента в регенерационном растворе при помощи автоматического регулятора. [37]
Для успешного выполнения регенерации ионообменного материала, кроме обеспечения максимально полного контакта раствора с частицами ионита, необходимо обеспечить протекание ионного обмена в нужном направлении, что зависит прежде всего от концентрации реагента в регенерац ионном растворе. Как уже указывалось, по мере прохождения регенерационного раствора через истощенный ионит он все в большей степени загрязняется удаляемыми из молекул ионита вредными ионами, что приводит к торможению процесса регенерации ионита. Для этого пропускают сначала первую порцию относительно мало концентрированного регенерационного раствора, в результате чего происходит лишь частичное вытеснение из истощенных молекул ионита вредных катионов. Затем пропускают вторую порцию регенерационного раствора повышенной концентрации, которая заканчивает процесс регенерации в более благоприятных условиях, поскольку некоторая часть вредных катионов была удалена вначале. [38]
Рассмотрим в самом общем виде, как протекает рабочий цикл в ионитном фильтре. Для этого мысленно проведем вертикальный разрез фильтра с ионообменным материалом и выделим элементарную струйку обрабатываемой воды, омывающую вертикальный ряд молекул ионита, причем для простоты ограничимся десятью такими молекулами. Далее представим себе, что мы можем наблюдать за элементарной струйкой через некий увеличительный прибор, позволяющий нам видеть молекулы, атомы и ионы. Тогда, если мы на протяжении рабочего цикла ионитного фильтра будем делать через некоторые промежутки времени фотоснимки этой элементарной струйки, мы получим ряд последовательных кадров, которые позволят нам увидеть, какие изменения происходят в обрабатываемой воде и в молекулах ионита в период работы фильтра. [39]
Для того чтобы рассмотреть в самом общем и схематическом виде протекание рабочего цикла в ионитном фильтре, проведем мысленно вертикальный разрез загруженного в фильтр ионообменного материала и выделим в нем элементарную струйку обрабатываемой воды, омывающую вертикальный ряд молекул ионита, причем для простоты наблюдения ограничимся десятью такими молекулами. Разумеется, в действительности число таких молекул в ионитном фильтре огромно, и расположены они далеко не строго вертикально одна над другой, также как и путь элементарной струйки воды претерпевает различные отклонения от прямолинейного. Однако принятые условные допущения позволяют относительно правильно представить происходящие в фильтре процессы. Далее будем считать, что мы можем видеть элементарную струйку воды; молекулы ионита и находящиеся в них ионы. Тогда, если на протяжении рабочего цикла фильтра будем делать через некоторые промежутки времени фотоснимки этой элементарной струйки, получим ряд последовательных кадров, которые позволяют показать, какие изменения происходят в обрабатываемой воде и в молекулах ионита во время работы фильтра. [40]
При образовании осадков в результате взаимодействия твердой ( вещества колонки) и жидкой ( компонентов хрома-тографируемого раствора) фаз они остаются в месте сорбции вступившего в реакцию осадителя. Осадитель удерживается на носителе в результате действия межмолекулярных сил взаимного притяжения или химического взаимодействия его с носителем. Последнее может иметь место при образовании осадочных хроматограмм на колонках, состоящих из ионообменников как органической так и неорганической природы, заряженных ионами, способными давать осадки с ионами хроматографируемого раствора. Ионообменник, заряженный ионом осадителя, может частично диссоциировать за счет % полярного действия растворителя, а также вступать в реакцию ионного обмена с одноименно заряженными ионами раствора. При наличии в хроматографируемом растворе катионов, дающих малорастворимые осадки с ионами осадителя, равновесие системы смещается в сторону образования осадка, который остается в месте его выпадения не только за счет механического задерживания и адгезии, но и за счет полярного притяжения ионообменником молекул осадка со стороны отрицательно заряженного иона. Что касается образования осадочных хроматограмм на колонках, состоящих из специфически действующих органических ионитов, то здесь вступает в реакцию часть молекулы реагента не переходя в раствор, и осадок остается на месте вступившей в реакцию молекулы ионита. Образуется как бы комплексное соединение, аддендами в котором являются молекулы ионообменника. При промывании таких хроматограмм водой смещения зон не происходит. [41]