Изотермы адсорбции ионного обмена

Ионный обмен можно представить в виде изотермы адсорбции одного или второго иона. Вывод уравнения изотермы ионного обмена аналогичен выводу уравнения для молекулярного обмена. Разница состоит лишь в том, что для изотермы ионного обмена концентрацию необходимо выразить в эквивалентных долях [c.171]

Как и следовало ожидать, уравнение изотермы ионного обмена ( И.135) аналогично изотерме адсорбции из бинарных растворов (111.97). Графическое изображение и их анализ также подобны (см. рис. П1. 15). Фактически полное подобие будет в том случае, если рассматривать адсорбцию из растворов двух растворенных веществ в растворителе. Соотношение (III. 135) не учитывает наличия растворителя. При ионном обмене, как уже отмечалось, не изменяется общая ионная концентрация в фазах (в эквивалентах). Таким образом, полная изотерма ионного обмена является поверхностью ОВВ О ), по ширине которой (координата 00 ) откладывается общая концентрация раствора (рис. III. 24). Уравнение (111.135) отражает сечение поверхности изотермы прн данной общей концентрации раствора. В зависимости от последней несколько изменяется коэффициент обмена. [c.172]

Доказательство неоднородности поверхности представляют данные по изотопному обмену адсорбированных атомов водорода скорость обмена на различных адсорбционных центрах существенно различается. В пользу неоднородности поверхности платинового электрода говорит тот факт, что логарифмическая изотерма адсорбции получается не только для атомов водорода, но и при адсорбции других веществ как заряженных ионов, так и нейтральных молекул. Таким образом, при объяснении закономерностей адсорбции на платине необходимо в первую очередь учитывать энергетическую неоднородность ее поверхности, хотя при адсорбции ионов в значительной степени проявляются и силы отталкивания. [c.76]

Наличие энергетической неоднородности доказывают опыты по термической обработке платинового электрода. Так, если бы поверхность была однородной, то относительное количество мест с разной энергией связи (из-за проявления сил отталкивания) при рекристаллизации поверхности оставалось бы постоянным. В действительности при нагревании происходит преимущественное уменьшение числа мест с высокой энергией связи. Другое доказательство неоднородности поверхности представляют данные по изотопному обмену адсорбированных атомов водорода скорость обмена на различных адсорбционных центрах существенно различается. Наконец, в пользу неоднородности поверхности платинового электрода говорит тот факт, что логарифмическая изотерма адсорбции получается не только для атомов водорода, но и при адсорбции других веществ как заряженных ионов, так и нейтральных молекул. Таким образом, при объяснении закономерностей адсорбции на платине необходимо в первую очередь учитывать энергетическую неоднородность ее поверхности, хотя при адсорбции ионов в значительной степени проявляются и силы отталкивания. [c.83]

Изотерма адсорбции ионогенных ПАВ на границе с твердым телом представляет собой в большинстве случаев типичную двухступенчатую кривую (рис. 135, кривая /), тогда как кривая обменной адсорбции ионов на той же поверхности является обычной кривой типа Лэнгмюра — з, д. м. (кривая II). Расхождение между кривыми начинается при ККМ и объясняется образованием поверхностных мицелл. В простейшем случае такая мицелла может быть бимолекулярной (см. рис. 132) с полярными группами, обращенными к воде и к твердой фазе. Действительно, расчет Ао, проведенный с использованием представлений о монослое, дает явно преуменьшенные значения площади на молекулу ( 10 А ), хо- [c.338]

Процесс адсорбции мицеллярных ПАВ на границе полярная твердая поверхность — жидкость имеет особенности, отличающие его от адсорбции на границе жидкость — газ. (В случае неполярной поверхности в водном растворе адсорбция ПАВ с ориентацией неполярной цепью к поверхности протекает аналогично адсорбции на границе раздела вода — воздух или вода— масло). Так, для заряженной поверхности в растворе, содержащем поверхностно-активные противоионы, первой стадией адсорбции будет ионный обмен между противоионами поверхности и ПАВ (электростатическое взаимодействие твердое тело — ионы ПАВ), в результате чего поверхность покроется слоем ионов ПАВ, ориентированных полярной группой к твердой, неполярной — к жидкой фазе. В дальнейшем с ростом концентрации ПАВ происходит мицеллообразование на поверхности ТЖ (например, бислойных мицелл, где углеводородные цепи будут ориентированы внутрь мицеллы, а полярные головки — в сторону раствора). Такому механизму адсорбции соответствует двухступенчатая изотерма, в которой первое плато соответствует в первом приближении ИЭТ (нейтрализация зарядов поверхностных групп), а второе —ККМ. [c.360]

Изотерма адсорбции, получаемая экспериментально, представляет собой (при разных температурах для одного вещества или для разных веществ при одной и той же температуре) кривую Ленгмюра (моно-молекулярная адсорбция) или s-образную кривую (полимолекулярная адсорбция), или прямую линию (простое распределение по закону В. Нернста). А. В. Раковским и С. М. Липатовым была изучена ионообменная адсорбция. Этот процесс происходит в гетерогенной среде на границе раздела раствор — ионит. В качестве ионитов берут многие твердые, практически не растворимые в воде и органических растворителях материалы, способные к ионному обмену. Практически наиболее важны иониты, состоящие из высокомолекулярных соединений с сетчатой или пространственной структурой (см. рис. 95). [c.518]

Первичные процессы молекулярной адсорбции при хроматографии подчиняются уравнениям адсорбционной изотермы Лангмюра или Фрейндлиха (см. стр. 94—95), а первичные процессы при ионном обмене — уравнению Никольского [c.128]

Это уравнение можно легко проинтегрировать и использовать для решения задач, связанных с ионным обменом в неподвижном слое ионита [131,. 133—137 . Если известно, что скорость ионного обмена определяется стадией диффузии, а не стадией химической реакции, константу скорости к в уравнении (27) можно рассматривать как общий коэффициент массопереноса связанный с коэффициентами массопереноса в пленке и в зерне с помоп],ью аддитивных величин диффузионных сопротивлений в обеих фазах [134]. Однако, если изотерма адсорбции линейна, принцип аддитивных диффузионных сопротивлений нельзя считать оправданным и при определении кинетических свойств системы обилий коэффициент массопереноса учесть нельзя. Применение кинетических уравнений, подобных (27), может привести к серьезным ошибкам, если использовать их неограниченно [131]. [c.323]

Исторически сложилось так, что первые попытки количественного описания ионообменного равновесия относились к неорганическим ионитам — главным образом, алюмосиликатам. Можно отметить целый ряд эмпирических и полуэмпирических уравнений, попытки применить закон действующих масс или уравнение изотермы адсорбции газов — в зависимости от взглядов на ионный обмен (химическую реакцию двойного обмена, идущую во всем объеме частицы ионита, или обменную адсорбцию, идущую на поверхности частицы). Из этих эмпирических уравнений следует отметить уравнение Ротмунда и Корнфельд [240] [c.189]

Изотермы адсорбции анионных ПАВ на оксиде алюминия при pH, отвечающих положительному потенциалу поверхности, имеют три участка [11 —13, 18]. При низких равновесных концентрациях ПАВ адсорбция их ионов обусловлена преимущественно обменными [c.71]

Указанные особенности ионообменной адсорбции имеют важное значение для теории ионообменной хроматографии. В силу того, что реакция обменной адсорбции ионов, как указывалось, протекает с очень большой скоростью и адсорбционное равновесие устанавливается очень быстро, при разработке теории ионообменной хроматографии можно в первом приближении использовать уравнение изотермы ионного обмена, предположив, что влияние кинетики процесса несущественно. [c.67]

Величина Sm называется емкостью поглощения ионообменного адсорбента. Она характеризует полное количество ионов, участвующих в ионном обмене. Уравнение изотермы ионообменной адсорбции (28) можно представить в виде [c.68]

Количественно закономерности обменной адсорбции ионов можно характеризовать уравнением обменной адсорбции, выведенным ранее (10), с учетом того, что обменивающиеся ионы могут иметь различную валентность. Б. Н. Никольский (1939) вывел следующее уравнение, описывающее обменную адсорбцию ионов (уравнение изотермы обменной адсорбции) [c.198]

Далее, сравнен изотерм адсорбции Нг на катали заторах Pt/Na У, полученных ионным обменом и пропит кой (рис. 2, 2—5), показывает, что дополнительная ад сорбция меньше в случае пропиточных катализатора по сравнению с ионообменными. [c.122]

Во всех перечисленных видах адсорбционной хроматографии первичный акт адсорбции может иметь, в зависимости от природы адсорбента и разделяемых веществ, характер молекулярной адсорбции или ионного обмена. Первичные процессы молекулярной адсорбции при хроматографии подчиняются уравнениям адсорбционной изотермы Лангмюра или Фрейндлиха, рассмотренным выше в гл. XV, а первичные процессы при ионном обмене—уравнению Никольского [c.238]

Г. М. Панченков пренебрегает продольной диффузией. Он показал, что послойный метод решения задачи динамики сорбции (хроматографии) совпадает со способом приближенного решения дифференциального уравнения материального баланса колонки совместно с уравнением изотермы адсорбции при помощи метода конечных разностей. В динамике сорбции одновременно имеют место два процесса 1) диффузионная доставка противоионов к зерну ионита и 2) доставка сорбируемых противоионов потоком подвижной фазы. Скорости внешней диффузии и потока могут находиться в различном соотношении или скорость внешней диффузии намного больше скорости подвода вещества потоком, или скорость внешней диффузии мала или сравнима со скоростью потока раствора. В первом случае ионный обмен (сорбция) определяется потоком. При решении задачи динамики равновесной сорбции послойным методом можно учитывать или внешнедиффузионную, или поточную кинетику. Для колонки, упакованной шарообразными зернами радиуса, [c.99]

Как видно из рис. 81 и 82, с ростом концентрации кальция в равновесном растворе увеличивается адсорбция его. Искривления изотермы поглощения и зависимости отношения поглощенных катионов к концентрации их в равновесном растворе указывают на неравноценность обменных позиций на поверхности глинистых частиц и обусловленные этим затруднения ионного обмена. Однако незначительность искривления изотермы свидетельствует о сравнительно небольшой разнице энергий поглощения натрия и кальция. По И. Н. Антипову-Каратаеву, постоянство константы обмена нарушается лишь при разности энергий поглощения [c.343]

В работе [94] рассматривается влияние декатионирования и деалюминирования природного клиноптилолита на селективность адсорбции. Образцы клиноптилолита обрабатывались растворами соляной кислоты разной концентрации. При этом происходил обмен катионов на иопы гидроксония НдО" и гидролиз ионов алюминия в тетра.эдрических положениях. При удалении алюминия соответственно уменьшается заряд каркаса цеолита. На серии полученных образцов определены изотермы и теплоты адсорбции двуокиси углерода (молекулы которой имеют квадрупольный момент) и криптона (вещества с неполярными молекулами) [94]. [c.684]

Изотермы ионного обмена (рис. 2), а также полной сорбции (обмен катионов адсорбция соли) (рис. 3) целиком расположены в области положительных значений величины ионного обмена (сорбции) и также в соответствии с лиотропным рядом катионов. Это свидетельствует о [c.463]

Набухающие полимеры и пористые полимеры с жестким скелетом. Давно известны многие органические набухающие сорбенты— природные, например крахмал и целлюлоза, и синтетические. Среди последних широкое применение в аналитической практике для препаративного выделения различных ионов и устранения жесткости воды приобрели набухающие в водных растворах полимеры, содержащие функциональные группы, способные к ионному обмену — иониты. В сухом состоянии такие полимеры практически не имеют пор. Если эти полимерные сорбенты содержат полярные функциональные группы, например гидроксильные (целлюлоза, крахмал), амино- (многие аниониты) и сульфогруппы (катиониты), то они сорбируют пары таких полярных веществ, как спирты и особенно вода. Эта сорбция сопровождается набуханием полимера, что проявляется как в увеличении его объема, так и в обширном сорбционном гистерезисе. В отличие от капиллярно-конденсационного гистерезиса в адсорбентах с жестким скелетом, начинающегося при достаточно высоких относительных давлениях пара после обратимой начальной части изотермы адсорбции (см. рис. 3.4, 3.5 и 5.2), сорбционный гистерезис в органических набухающих сорбентах простирается вплоть до относительного давления пара р1ро = 0. [c.112]

Иокный обмен — процесс сорбционный. Поэтому изотермы ионного обмена подобны изотермам адсорбции. Они выражаются функцией общего вида а = / (с), где а — концентрация поглощенного вещества (иона) в сорбенте (ионите) с — концентрация этого же вещества в растворе при равновесии. [c.305]

Достижение более полного извлечения веществ из исходного раствора даже при весьма низкой их концентрации. В отличие от распределения, константы равновесия которого теоретически не зависят, а практически являются линейной функцией концентрации, зависимость величины коэффициентов адсорбции от концентрации, в особенности в водной фазе, нелинейна из-за выпуклости изотермы адсорбции. Поэтому достигается значительная величина адсорбции, а следовательно, и степень концентрирования даже при низких концентрациях вещества в исходном растворе. При ионном обмене это связано с тем, что органических ионов намного больше К й. не-орга точеских ионов. При проведении сорбции в динамических условиях это позволяет резко сократить габариты аппаратуры. [c.204]

Кроме распределения в процессе хроматографического разделения веществ на бумаге при определенных условиях могут иметь место адсорбция и ионный обмен. При проведении опыта по распределительной хроматографии адсорбцию и ионный обмен стремятся подавить теми или иными приемами. Тогда разделение веществ осзпществляется по чисто распределительному механизму, который описывается линейной изотермой, вследствие чего положение зон на хроматограмме не зависит в широких пределах от количества вещества. [c.359]

Баррер и Дэвис [34] изучили диффузию в Н-шабазите. Н-форма была получена из природного Са-шабазита ионным обменом с МН4С1 с последующим прокаливанием в сухом кислороде. Подробное изучение сорбции в этом образце Н-С4Н10 показало, что с увеличением количества адсорбированного вещества коэффициент диффузии возрастает. Этот результат противоположен тому, который наблюдался ранее нри адсорбции н-С4Н,о на Са-шабазите. Такое различие, возможно, связано с изменением формы изотермы адсорбции, которая в соответствии с уравнением (5) сильно влияет на коэффициент диффузии. С помощью уравнения такого типа была определена константа Х=Оо/КТи было показано, что эта константа практически не зависит от концентрации сорбата. Авторы полагают, что эта величина является более важной константой сорбционного процесса. Расчетные значения энергии активации для нормальных углеводородов приведены в табл. 7-4. Сравнение этих результатов с данными, полученными для Са-шабазита (табл. 7-1), показывает, что для Н-формы энергия активации увеличивается значительно медленнее. Этого можно было ожидать для образца, в котором полости свободны от больших ионов На и Са. [c.474]

Изотермы адсорбции, изображенные на рис. 112 и ИЗ, представляют пограничные случаи между хемосорбцией и ван-дер-ваальсовой адсорбцией. Обменные силы, которые проявляются, например, между двумя атомами молекулы водорода, и кулоновы силы притяжения между двумя противоположно заряженными ионами, как в кристалле хлористого натрия, являются примерами сил химической валентности первые являются гомеополярными или ковалентными силами, последние — электровалентными силами. С другой стороны, более слабое электростатическое притяжение между двумя диполями классифицируют как ван-дер-ваальсовы силы. [c.452]

В рассмотренных выше работах исследовался ионный обмен на минералах. Молекулярная адсорбция органических веществ на горных породах изучалась В. Т. Быковым и другими с целью охарактеризовать адсорбционные свойства пород. На рис. 11 представлены изотермы адсорбции гомологического ряда спиртов из гексана на разло кенном пепловом туфе. С увеличением размеров молекул адсорбируемого вещества адсорбция падает, что связано с уменьшением числа доступных длгя сорбции пор. [c.70]

Для понимания причин и факторов, определяющих избирательность различных сорбентов, необходимо физико-химическое рассмотрение процессов, происходящих при ионном обмене. Как известно, количественное изучение ионообменного равновесия привело к различным уравнениям, которые описывают зависимость между концентрацией ионов в растворе и в ионите. Вначале это были полуэмнирические уравнения, типа изотермы адсорбции Фрейндлиха, а также уравнения Лэнгмюра. Позже появились более стройные теории, объясняющие равновесные ионообменные процессы с позиций мембранного равновесия или закона действия масс. [c.407]

Уравнение изотермы ионного обмена получено в результате исследований ряда ученых и связано с применением к этому явлению закона действующих масс. Впервые закон действующих масс к ионному обмену применил А. В. Раковский (1913). Одновременно с ним уравнение изотермы обменной адсорбции, также основываясь на применении закона действующих масс, дал Ганс (Gans, 1913). С. М. Липатов (1926) предложил уравнение изотермы ионного обмена, применив закон действующих масс к реакции обмена иона меди между адсорбентом и раствором. [c.67]

С целью проверки адсорбционных свойств кристаллов различного размера для указанных образцов цеолитов были получены изотермы адсорбции паров метанола, а для кальциевых форм — изотермы адсорбции п.гоятапа (рис. 1). Эти изотермы подтверждают естественное предполо-н№ние, что адсорбционный объем единицы веса цеолита пе зависит от размера кристаллов. Скорость ионного обмехга натрия на кальций цри получении кальциевой формы цеолита падает при увеличении размера к ристаллов. Так, если для кристаллов размером 1—2 ц обмен завершается через 2 часа, то для кристаллов размером 20—25 р, требуется не менее 6 час. [c.170]

Теплота смачивания К-формы по отношению к теплоте смачивания Са-формы меньше для палыгорскита на 20 — 21 % (температура сушки 120° С) и на 1,4—1,6% (температура сушки 180°), а для монтмориллонита на 59 — 60% (при равных условиях сушки). Эта же закономерность подтверждается изотермами адсорбции. Такое незначительное влияние обменных ионов на гидрофильность палыгорскита объясняет явление солеустой-чивости суспензий последнего, так как при замене иона Са2+ ионом К+ или N3+, и наоборот, гидрофильные свойства изменяются незначительно. [c.65]

Поскольку вся электронная теория хемосорбции относится к очень малым заполнениям, говорить о выборе между изотермой Лэнгмюра и Воль-кепштейна не совсем правильно. На однородной поверхности при заполнениях, которыми оперирует электронная теория, должна наблюдаться при игнорировании электронных процессов линейная изотерма Генри, а нри адсорбции с диссоциацией — параболическая изотерма. При учете электронных процессов согласно теории Ф. Ф. Волькенштейна должны иметь место более сложные изотермы. Замечу в связи с этим, что один из интересных результатов последних экспериментальных работ по ионно-обменной адсорбции, изученной радиохимическими методами, и по исследованию физической адсорбции газов особо чувствительными волюмометрическими и весовыми методами в школе М. М. Дубинина заключается в том, что для большинства изученных систем в области малых заполнений изотермы Генри действительно нет. К этой области и следует применить теорию (но, конечно, в случае хемосорбции). [c.238]