Набухание - зерно - ионит
Cтраница 1
 |
Зависимость отношения объемов набухшей Увл и сухой Vcyx ионообменной смолы полимериза-ционного типа от содержания дивинилбензола ( ДВБ в матрице и от природы функциональной группы. [1] |
Набухание зерна ионита в воде рассматривается как процесс осмотического проникновения воды из разбавленного раствора в концентрированный, который лимитируется ограниченным растяжением трехмерного каркаса полимера. [2]
Процесс набухания зерен ионитов также может быть рассмотрен в свете доннановского мембранного равновесия. [3]
Катионы, влияющие на набухание зерен ионита, можно расположить в определенный ряд по их уменьшающемуся действию: цезий - рубидий - калий - натрий - литий, соответствующий лиотрол-ному ряду. [4]
Затруднено ступенчатое и градиентное элюирование в случае применения растворителей, усиливающих набухание зерен ионита. Растворитель влияет на скорость обмена и установление равновесия. Незначительная добавка воды к бензолу, вызывая диссоциацию растворенных молекул на ионы, способствует ионообменному процессу. [5]
В случае неводных и смешанных растворителей нужно учитывать сорбцию молекул самого растворителя фазой ионита. Наблюдается также набухание зерен ионита, как и в водном растворе. Более полярные растворители вызывают и более сильное набухание, так как иониты имеют полярное строение. В смешанном растворителе ионит сильнее сорбирует более полярный компонент. Интересно отметить, что в смешанных растворителях, содержащих воду, зерна ионита набухают обычно больше, чем в чистой воде. Часто ионит имеет в неводном растворителе меньшую емкость, чем в водном растворе. Однако в ряде случаев электролиты сорбируются из неводных растворителей целиком ( катион и анион вместе), так как они меньше диссоциированы. Это сильно повышает поглотительную способность ионита. Растворитель влияет на положение равновесия. Если в ионном обмене принимают участие комплексные соединения, то это может заметно смещать равновесие при замене одного растворителя другим. Избирательность ( селективность) фазы ионита зависит от различий в сольватации молекул, противоионов, Кононов и диссоциации электролита в фазах ионита и раствора. Обычно скорость ионного обмена в неводных растворителях меньше, чем в водном растворе, так как замедляется диффузия внутрь зерен ионита. Наблюдается значительная нейтральная адсорбция. [6]
Нужно иметь в виду, что при ионном обмене происходит процесс диффузии заряженных частиц - ионов, поэтому возникает электрическое поле, которое следует учитывать. В процессе обмена меняется ряд важных характеристик: набухание зерен ионита, селективность ионита, концентрация фиксированных ионов, коэффициенты активности ионов. Влияние электрического поля сказывается на коэффициенте взаимодиффузии, кото рый зависит также от насыщенности зерен ионита про-тивоионами и связан с коэффициентами диффузии ионов. В этом случае получаются нелинейные дифференциальные уравнения, которые не всегда можно решить. Возможные решения доказывают, что прямой и обратный процессы обмена могут протекать с различными скоростями. На увеличение скорости ионного обмена благоприятно влияют уменьшение размера зерен и повышение температуры. [7]
Из уравнения ( 25) следует, что предел разности осмотического давления равен RTA при с, стремящемся к нулю, и предел осмотического давления равен нулю, когда с стремится к бесконечности. Первый случай имеет значение в очень разбавленных растворах, в которых набухание очень сильное, так как разность осмотических давлений очень велика. При увеличении концентрации раствора набухание зерен ионита уменьшается. [8]
 |
Ионообменная колонка по Фогту. [9] |
Добиться постоянства скорости протекания иногда очень трудно. Обычно наблюдается снижение скорости протекания в ходе опыта, проводящегося при постоянном давлении. Одна из причин этого снижения состоит в возрастающем набухании зерен ионита; эту причину можно в значительной степени устранить, заполняя колонку суспензией ионита в элюенте и заряжая ее раствором анализируемого вещества в элюенте ( см. стр. Другая причина состоит в уплотнении слоя ионита в процессе работы колонки под давлением, Снижения скорости протекания можно избежать с помощью устройства, регулирующего давление в колонке таким образом, чтобы скорость протекания оставалась постоянной. [10]
В практике ионообменных разделений довольно часто применяют смешанные растворители, содержащие воду и органическое вещество. Состав растворителя в фазе ионита может значительно отличаться от состава раствора, так как более полярный растворитель ( вода) поглощается сильнее. Например, для водно-спиртовых смесей оказывается, что фаза сульфокислотного ионита поглощает больше воды, чем спирта. Набухание зерен ионита в водных, неводных и смешанных растворах различно. Некоторые иониты имеют максимум набухания при определенном соотношении воды и органического растворителя. [11]
Ионит, контактирующий с раствором электролита, будет обмениваться ионами с раствором до тех пор, пока не установится равновесное состояние. В растворе появятся новые ионы из ионита, в зернах ионита - новые ионы из раствора. Концентрация ионов в зернах другая, чем в растворе. Равновесие зависит от состава ионов и их концентраций в растворе. Реакция обмена ионов происходит строго стехиометри-чески. Обмену ионов сопутствуют набухание зерен ионита, адсорбция, изменение степени диссоциации в зерне по сравнению с раствором. Если этими явлениями пренебречь, то можно считать, что общее число миллиграмм-эквивалентов в растворе после равновесия равно первоначальному. [12]
Эффективность ионного обмена па ионитах определяется не только степенью ионизации ионогенных групп и характером электролита, находящегося в растворах, но и структурой макромолекул ионита. Решающее значение имеет проницаемость зерен сорбента для сорбируемых ионов и ионов вытеснителя, так как от нее зависит доступность иопогенпых групп. Степень проницаемости ненабухающих ионитов для различных ионов определяется только величиной поверхности и размером пор. Для набухающих ионообменных сорбентов, к которым принадлежат все иониты большое значение приобретает степень набухания его в сорбируемых растворах. С увеличением набухаемости возрастает доступность ионогенных групп, что в свою очередь увеличивает емкость сорбента и скорость установления сорбционного равновесия. Набухаемость ионообменных сорбентов зависит от рН среды, от типа поглощаемого иона и от температуры. Для сулъфокатионитов, например, как правило, степень набухания в воде или солевом растворе малой концентрации выше, чем в растворах кислот, применяемых для регенерации. В связи с этим замещение катиона на протон проходит в условиях меньшей проницаемости ионита, по сравнению с замещением в нем протона на катион. С точки зрения наиболее благоприятных условий статики и кинетики ионообменного процесса предпочтение следует отдавать ионитам с большей набухаемостыо в рабочих средах. В тоже время для достижения определенной избирательности в процессе сорбции ( отделения ионов малого радиуса от больших ионов) большими преимуществами обладают слабо набухающие иониты. И в том и другом случае необходимо выбирать такие иониты и такие рабочие среды, в которых не наблюдается резкого уменьшения степени набухания зерен ионита при переводе его в форму соли. [13]
Страницы: 1