Процесс - ионный обмен
Cтраница 4
Процессы ионного обмена наиболее широко распространены в природе, так как заряженные частицы - ионы - встречаются в растворах чаще, чем нейтральные молекулы. Нейтральная молекула представляет собой частный случай частицы, у которой число положительных и отрицательных зарядов равно. Она является только одним звеном вернеровского ряда комплексных частиц; все остальные члены этого ряда несут электрические заряды - положительные или отрицательные. Примеры таких рядов были найдены Вернером для комплексных соединений кобальта, хрома и других металлов при замещении в аквакомплексных соединениях молекул воды на ионы хлора или других галогенов и при аналогичных замещениях молекул аммиака в аммиачных комплексах. Таким образом, ионообмен должен быть основным процессом, при рассмотрении природных явлений, протекающих в минералах, горных породах и почвах, а также в некоторых технологических процессах. Важное значение ионного обмена в природе было отмечено различными авторами. Еще в 1845 г. Томсон и Спенс [3] установили, что если взять смесь мела с сульфатом аммония, то при промывании водой такой колонки из нее переходит в фильтрат сернокислый кальций вместо сернокислого аммония. В 1852 - 1856 гг. Вай установил, что: 1) почва способна к обмену катионов аммония, калия, магния, кальция в эквивалентных соотношениях, причем концентрация анионов остается неизменной; 2) обмен возрастает с увеличением концентрации соли в растворе, достигая некоторого максимума; 3) обмен ионов проходит быстро; 4) катионный обмен происходит на глине, которая содержится в почве; 5) при взаимодействии растворов алюмината натрия можно приготовить искусственно алюмосиликат, на котором можно проводить катионный обмен, как на глинах. [46]
Процесс ионного обмена может протекать в водной и неводной средах. Подвижная фаза обычно содержит противоион, противоположный по заряду ионной группе поверхности смолы, которая находится в равновесии со смолой в виде ионной пары. [47]
Процесс ионного обмена между ионитом и раствором происходит под действием электростатических сил и зависит также от структуры высокомолекулярного каркаса ионита и свойств раствора, содержащего адсорбируемое вещество. Высокомолекулярный каркас ионита ( рис. 8) содержит активные ионогенные группы, несущие отрицательные или положительные заряды, что придает иониту свойства кислоты или основания. Активные группы в ионите связаны силами электростатического взаимодействия с ионами противоположного знака, например в катио-нитах с катионами гидроксония, или натрия, или аммония и в анионитах с ионами гидроксила или хлорид-ионами. [48]
 |
Структура набухшего катионита - сульфополистирол-дивинилбензола. [49] |
Процессы ионного обмена проходят на границах раздела фаз зерна ионита или онитовой мем. [50]
Процесс ионного обмена был открыт Томпсоном и Уэйем для почв. Они установили, что если почва соприкасается с раствором, содержащим соли щелочных или щелочноземельных металлов, то металлы, находящиеся в почве, обмениваются на металлы, содержащиеся в растворе. Например, кальций, находящийся в почве, можно обменивать на аммоний из раствора, омывающего почву, что важно при применении аммонийных удобрений. Было установлено, что способностью к обмену обладают также различные алюмосиликаты, например цеолиты и глины. [51]
Процессы ионного обмена начинаются на границе раздела твердой фазы - зерен ионита и жидкой фазы - раствора, являясь гетерогенными физико-химическими процессами. Затем обмен распространяется внутрь зерен ионита. [52]
Процессы ионного обмена имеют важное значение в природе и технике. Так, к интенсивному ионному обмену способен ряд глинистых минералов, представляющих собой слоистые алюмосиликаты с толщиной слоев ( межплоскостным расстоянием, перпендикулярным плоскости спайности) около 9 А. Роль потенциалопределяющих ионов играют покрывающие поверхности таких тонких пластинок кремнекис-лотные группы, тогда как противоионами, способными к ионному обмену, являются катионы. [53]
Процессы ионного обмена имеют важное значение в природе и технике. Так, к интенсивному ионному обмену способны глинистые минералы, представляющие собой слоистые алюмосиликаты с толщиной слоев ( межплоскостное расстояние, перпендикулярное плоскости спайности) - 0 9 нм. Роль потенциалопределяющих ионов играют покрывающие поверхности таких пластинок кремнекислотные группы, тогда как противоионами, способными к ионному обмену, являются катионы. [54]
Процессы ионного обмена находят широкое применение в промышленности для технологических целей и в лабораторной практике для решения аналитических задач. Поэтому в настоящее время разработаны методы получения ряда синтетических ионитов с наперед заданными свойствами, а производство ионитов достигает значительных размеров. [55]
Процессы ионного обмена получили развитие после того, как было обнаружено, что некоторые вещества при погружении в водные растворы способны извлекать ионы из раствора при введении эквивалентного количества других ионов. Этот процесс обратим, и ионообменный материал может быть восстановлен в своем первоначальном виде путем обработки раствором регенерирующего вещества. Такой процесс можно наглядно пояснить на примере Na-катионирования. По мере прохождения воды через слой материала ионы магния и кальция извлекаются из раствора и переходят в катионит, а ионы натрия переходят в раствор. В результате такого процесса вода умягчается, ее остаточная жесткость становится незначительной. Умягчение продолжается до тех пор, пока основная часть ионов натрия, первоначально содержавшихся в ионообменном материале, не будет в нем заменена на ионы жесткости. [56]
Страницы: 1 2 3 4