ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Катионный обмен на цеолитах из "Физико-химические, адсорбционные и каталитические свойства модифицированных фожазитов" Синтетические цеолиты обладают обменными свойствами, причем максимальная обменная емкость цеолитов соответствует количеству щелочных и щелочноземельных катионов, компенсирующих отрицательный заряд алюмосиликатного каркаса. Обменная емкость цеолитов увеличивается вместе с увеличением содержания А1зОз в их составе. Для природных и синтетических цеолитов обменная емкость, рассчитанная на 1 г безводных кристаллов, изменяется от 4 до 14 ммолей. [c.45] Обмен на цеолитах легко осуществляется при простой обработке пористых кристаллов растворами соответствующих солей. В отличие от других ионообменников при обмене на алюмосиликатных пористых кристаллах наблюдается особый вид избирательности, основанный на ионоситовом действии входных окон полостей элементарных ячеек. Это действие обусловлено особенностями пористой структуры кристаллов, их жесткостью и ненабухаемостью. [c.45] Убедительный пример возможности разделения ионов по их размерам с использованием ионоситового действия цеолитов впервые привел Чернеску [472]. В табл. 13 даны результаты исследования обмена ионов аммония, метилзамещенных аминов и четвертичных аммониевых оснований на шабазите. [c.45] П р и м е ч а и и е. Размер входного окна шабазита 5 А. [c.46] К и На — на цеолите типа X. Показано, что использование для этих целей цеолитов более эффективно по сравнению с органическими смолами [362]. Сделан вывод, что сродство к цеолиту является функцией собственных размеров ионов и энергии их гидратации. Следовательно, наибольшее сродство проявляет К , а при переходе к Ь (большая энергия гидратации) и Сз (большой собственный размер иона) сродство к цеолиту уменьшается. [c.47] Согласно [385], в случае поглощения цеолитами катионов с различным строением внешних электронных оболочек наибольший коэффициент распределения наблюдается для катионов, имеющих одинаковое строение внешней электронной оболочки с компенсирующими катионами цеолита. [c.47] На основании исследования ионного обмена на Ыа-мордените [667] установлены ряды сродства с одновалентными ионами (Сз Аё К НзО Ыа Ь ) и ионами щелочноземельных металлов (Ва 5г Са Mg ). Отмечено, что мордениты предпочтительно поглощают катионы с высокой атомной массой, минимальной гидратацией, максимальной поляризуемостью, а также те катионы, соли которых хорошо диссоциированы в растворе. [c.47] Изучен [461 процесс обмена ионов Ыа и Са на ионы редкоземельных элементов на цеолитах типа ЫаХ и СаА. Показано, что максимальная обменная емкость цеолита ЫаХ для всех исследованных элементов одинакова и равна 0,720 ммолей на 100 мг цеолита и что степень замещения составляет 82%. [c.47] У синтетических фожазитов постоянная ячейки при замещении натрия другими катионами изменяется незначительно [428]. Однако, по данным [428], на рентгенограммах разных катионзамещенных форм синтетического фожазита наблюдаются различия в положениях и интенсивности линий (рис. 16). [c.48] Изменения в параметрах решетки у различных катионообменных форм цеолитов авторы [129] связывают с разным поляризующим действием катионов на каркас и влиянием воды, участвующей в общей системе взаимодействия катионов с алюмосиликатным скелетом. При введении алкиламмониевых ионов в цеолит увеличиваются параметры решетки из адсорбционных полостей за счет замещения ионов на более крупные ионы RNH удаляется определенное количество молекул воды [575]. [c.48] В результате ионного обмена происходит изменение не только химического состава, а в некоторых случаях — параметров решетки, но и адсорбционных свойств. [c.48] Согласно [289], адсорбция паров воды зависит от гидратацион-ной способности компенсирующих ионов. Адсорбция аммиака определяется способностью обменных катионов образовывать аммиакаты [288]. При поглощении бензола проявляется специфическое взаимодействие ионов o , и других с я-связями бензольного ядра [116]. [c.48] При значительном различии в атомных массах обменных катионов сопоставление результатов адсорбционных измерений следует вести из расчета, что в 1 г катионзамещенных форм цеолитов содержится различное число элементарных ячеек и адсорбционных полостей. [c.49] Сохранность структуры пористых кристаллов при введении вместо ионов Ыа других катионов является весьма существенным свойством, так как позволяет в широких пределах в рамках одного и того же алюмосиликатного каркаса изменять молекулярноситовые, избирательные и другие характеристики цеолитов. [c.49] Общие вопросы ионного обмена на цеолитах изложены в работах [125, 201, 219, 419, 423, 485, 513, 623], в которых приведены сведения о кинетике ионного обмена, причинах селективности и предельной степени катионного обмена на различных структурных типах пористых кристаллов. Отмечается, что на цеолитах проявляются ионоситовой эффект и термодинамическая селективность. Ионоситовое действие наблюдается в том случае, когда размеры обмениваемых катионов сравнимы или превышают размеры шести-, восьми-и двенадцатичленных окон, ведущих во внутрикристаллические полости. Стерические затруднения вызывают уменьшение обменной емкости. [c.49] Термодинамическая селективность определяется разностью энергий взаимодействия обменивающихся ионов с отрицательно заряженным каркасом цеолита и разностью энергии их гидратации в растворе и цеолите. Термодинамическая селективность обнаруживается в форме изотерм обмена. Рассчитанные ряды селективности при обмене нонов Ка на другие одновалентные катионы с учетом изменения силы поля сложного аниона фожазита в зависимости от его состава [125] представляют практический интерес в связи с возможностью предвидения обменных свойств цеолитов. [c.49] В обзоре [513] обсуждается применение термодинамики и кинетики обменных процессов к некоторым конкретным системам, включающим наиболее важные в области катализа и адсорбции цеолит-ные образцы. Приведены результаты изучения емкости, сродства, селективности, констант равновесия ионного обмена на различных структурных типах пористых кристаллов. При сравнении ионообменных свойств синтетических цеолитов и смол представляется возможность выбора оптимального ионообменника для конкретного случая обмена [48Ы. [c.49] Обращено внимание на изменение позиций обменных катионов в результате частичной или глубокой дегидратации [125, 294], что указывает на специфические особенности катионного обмена на кристаллических алюмосиликатах. Установлено, что полноте обмена благоприятствует нагрев. При температуре 100°С происходит уменьшение размера катиона за счет его дегидратации, благодаря чему он может проникать в кубооктаэдрические единицы и замещать ионы натрия в позициях 5/ структуры фожазита. [c.50] Вернуться к основной статье