Изотерма ионного обмена, уравнение

Обмен ионов — это равновесный обратимый процесс. В состоянии адсорбционного равновесия между ионитом и раствором устанавливается определенное соотношение ионов 1 и 2. Очевидно, что больше будет поглощаться тот ион, у которого сильнее адсорбционные свойства и выше активность в растворе. Определить количество ионов, поглощенных из раствора единицей массы ионита при данных условиях, можно с помощью уравнения изотермы ионного обмена. Такое уравнение было выведено на термодинамической основе Б. П. Никольским [c.342]

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]

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]

Поскольку процесс ионного обмена подчиняется определенным стехиометрическим соотношениям, вполне естественно, что термодинамически его можно рассматривать как некоторый частный случай гетерогенных химических процессов. Последовательное применение такого подхода приводит к распространению на ионный обмен уравнения изотермы-изобары химической реакции, определяющего дифференциальное сродство процесса, и его следствия — закона действующих масс. [c.75]

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]

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]

Уравнение (3) можно получить из уравнения изотермы ионного обмене для равновалентных ионов [c.43]

Ф. Гельферих показал что заимствованное из теории дистилляции понятие эффективной теоретической тарелки ( 2) можно использовать для расчетов разделения при ионном обмене на колонках. Для элюентной хроматографии малых количеств веществ и при предположении прямолинейности изотермы ионного обмена им выведены следующие уравнения, позволяющие рассчитать форму выходной кривой [c.181]

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]

Обмен ионов различной валентности представляет особый интерес с точки зрения влияния концентрации противоионов в растворе на их относительное поглощение ионитом. Из простого анализа уравнения изотермы ионного обмена (II. 27) следует, что уменьшение концентрации ионов в растворе в том случае, когда соотношение их концентраций поддерживается постоянным (например, при простом разбавлении), происходит увеличение поглощения иона с большим зарядом и, соответственно, уменьшение поглощения иона с меньшим зарядом. [c.92]

Уравнение изотермы при обмене иона твора в ионит) и иона п (переходящего из ковым зарядом имеет вид [c.306]

Разберем ионообменную систему, состоящую из катионов водорода, натрия, аминокислоты, цвиттер-ионов и сильнокислого катионита. Примем, что в этой тройной но отношению к катионам системе обмен каждой нары ионов протекает независимо от наличия других противоионов. Константу обмена водород — натрий легко измерить в обычной двойной системе. Распределение ионов натрия и аминокислоты определяется соответствующими константами ионного обмена. Выразив в уравнении (7) концентрацию катионной формы аминокислоты через ее общую концентрацию и решая его относительно получим уравнение изотермы сорбции катиона аминокислоты типа изотермы Лэнгмюра (см. уравнение (10)) [c.93]

Уравнение изотермы ионного обмена (2) отражает закон действующих масс в ионном обмене. Кроме этого, при ионообменной сорбции должен соблюдаться также закон эквивалентности обмена, согласно которому [c.130]

Подчеркнем, что учет при бинарном ионном обмене четырех компонентов — резинатов и сольватированных противоионов в растворе — при введении и обосновании уравнения изотермы ни в какой мере не исключает возможности независимого анализа трехкомпонентных подсистем для ионита и раствора. [c.83]

Конформационная изменчивость сетчатой структуры при ионном обмене, например при титровании ионитов, уже рассматривалась ранее в гл. 3 как независимое явление. Еще раз возвращаясь к уравнению изотермы ионного обмена (3. 18), можно отметить его универсальность для рассмотрения одной определенной системы ионит— раствор в случае бинарного ионного обмена. [c.83]

Концентрационные соотношения особенно существенны для избирательности сорбции ионов при обмене ионов различных зарядов. Рассмотрим изменение соотношения количеств сорбированных ионов при разбавлении внешнего раствора в случае постоянства отношения их концентрации с с =Р). Уравнение изотермы ионного обмена может быть записано в этом случае в виде [c.96]

Рассмотрим одно-одновалентный обмен, для которого справедлива изотерма ионного обмена, постоянство обменной емкости и эквивалентность ионного обмена по аналогии с уравнениями (4. 21)-(4. 23) [c.157]

Нами не рассматривались теории, базирующиеся на модельных представлениях о двойном электрическом слое, поскольку беглое изложение этого вопроса имеется во многих книгах по ионному обмену и физической химии полимеров, а также статистические уравнения изотермы ионного обмена. [c.10]

При обмене в разбавленных растворах полученные выше уравнения (IV. 96) — (IV. 104) содержат две независимые переменные У (У ) и Се и два параметра Ка.ъ и /С . Изотермы ионного обмена, соответствующие этим уравнениям, передаются некоторой поверх- [c.99]

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]

Ряд последовательных преобразований уравнений изотерм лигандной сорбции привел Гельфериха к конечному выражению лигандообменного фактора разделения аналогичного таковому в ионном обмене [c.18]

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]

Там, где действительна линейная изотерма равновесия, как например при ионном обмене элементов, присутствующих в малых количествах, г = 1 и уравнение (5) приобретает вид [c.222]

Область изменения константы обмена от О до со можно разбить на два характерных участка участок, где 2<С 1, и участок, где 1, 2>1-Для обоих участков точка к = является пограничной. Рассмотрим особенности динамики ионного обмена длн этой особой переходной точки. Важнейшей особенностью динамики ионного обмена при /с,, 2 = 1 является то, что между количествами ионов в сорбенте и в растворе имеет место линейная зависимость. Как можно было заметить [сравни уравнения (25) и (67)], динамика ионообменной сорбции при 1,2 = 1 должна подчиняться тем же закономерностям, что и динамика молекулярной сорбции при линейной изотерме. Поэтому все изложенное по этому поводу в предыдущем параграфе имеет силу и для динамики ионного обмена при / J 2=l принимая во внимание, конечно, что при ионном обмене действует ограничительное условие эквивалентности ионного обмена. [c.31]

Изотерма ионного обмена Керра — Никольского. Несколько сложнее решение задачи динамики обменной сорбции разновалентных ионов. Для этого случая в качестве изотермы сорбции возьмем известное уравнение Керра — Никольского [c.34]

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]

А. Ванслоу на основе закона действия масс в 1932 г. вывел уравнение изотермы ионного обмена, допуская, что активность поглощенных ионов в твердой фазе при обмене [c.88]

Применимость уравнения (10) к обмену ионов на торфе вытекает из работы [29], а также приведенных на рис. 4, б экспериментальных данных. На рис. 4, б показаны изотермы обмена ионов водорода на ионы натрия из раствора Na l, построенные в координатах уравнения (10). Аналогичный характер имеют изотермы обмена Н+ на К+, NHi, Mg= +, Са +, Fe +, АР а также Са + на Na+, К+, NH , Mg"+, Fe " ", А1 +. Из изотерм ионного обмена были найдены значения и К. По величине предельной сорбции йт на древесно-осоковом Н-торфе анализируемые ионы независимо от температур ры можно расположить в ряд NHj < [c.218]

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]

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]

Избирательное поглощение одного или группы веществ в сорбционной колонке протекает по законам динамики, описанным для фронтального процесса. Решающим фактором в дополнение к избирательности является образование резкой границы фронта зоны сорбируемого компонента. Если кинетическому размыванию зоны не противопоставляется равновесное обострение, то поглощающийся компонент начинает очень быстро проскакивать через колонку задолго до ее насыщения этим веществом. При механизме обострения и удачном выборе кинетических параметров (скорость протекания раствора, размер зерен сорбента и др.) проскок сорбируемого вещества начинается лишь после того, как большая часть колонки будет насыщена этим компонентом по отношению к исходному раствору. При ионном обмене, как было показано [8] при анализе системы уравнений тина (1) и уравнения изотермы ионного обмена (4), образование резкой границы хроматографической зоны при обмене равновалентных ионов наблюдается в том случае, когда константа обмена поглощаемого и вытесняемого ионов больше единицы (первый ион — вытеснитель). В случае обмена ионов разной валентности условие обострения границ зон ионов определяется неравенством [c.118]

Для рассмотрения динамики ионного обмена с участием разновалентных ионов необходимо найти вид динамической изотермы на основе совмещения уравнений изотермы ионного обмена, постоянства обменной емкости и эквивалентного ионного обмена. Такое совмещение нри обмене разновалентиых ионов приводит к соотношению [c.154]

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]

Уравнение изотермы ионного обмена для процесса сорбции диполяр-ных иопов, очевидно, должно отличаться от уравнения обмепа иопов с одноименными зарядами. Для того, чтобы в общем виде вывести уравнение изотермы обмена диполярных ионов с ионами водорода, необходимо учесть, что при рН>рЛ 1 обмен протекает по уравнению (10), нри pHдругому уравнениям. Пусть а молей аминокислоты сорбируется согласно уравнению (10), а 1—а —по уравнению (И). В таком случае изменение термодинамического потенциала в процессе ионного обмена может быть вычислено по уравнению [c.237]

Обмен иопов полностью диссоциированных аминов протекает по общим законам, изложенным в первой части. Сорбция ионов не диссоциированных аминов протекает по механизму, близкому к механизму сорбции диполярных ионов. Так триэтиламин значительно лучше сорбируется сульфосмолой в Н-форме, чем в Na-форме. В процессе сорбции амина смолой в Н-форме не происходит вытеснения в раствор иоиов водорода. На атом основании слодует полагать, что сорбция нсдиссоциировапных аминов сопровождается превращением их в катионы, которые и удерживаются ионитами в результате электростатического взаимодействия. Можно думать, что изотерма ионного обмена в этом случае скорее будет иметь вид, соответствующий уравнению (14), чем уравнению (6). Поэтому обмен ионов алкалоидов [34] пе подчиняется уравнению (6). [c.239]

При обмене ионов с равным числом зарядов (ионы имеют одинаковые заряды и при обмене на ионите 1 г-моля одного иона вытесняет 1 г-молъ другого иона) согласно уравнениям (6, 18, 19) изотерма т — а для первого иона имеет вид [c.246]

Исследования равновесия между ионами морфина и неорганическими ионами эспатита показали, что этот процесс не подчиняется обычным уравнениям изотерм ионного обмена, выведенным на основании закона действующих масс. Вместо прямолинейной зависимости между отношениями концентраций ионов в эспатите и растворе мы получили кривые, подобные изотермам молекулярной адсорбции (рис. 2). При исследовании обмена неорганических ионов в этих же условиях была получена почти прямолинейная зависимость между отпошониями концентраций ионов в растворе и эспатите (рис. 3). Небольшое отклонение от прямой наблюдалось нами, как и другими авторами [19], при обмене с участием ионов водорода, при больших степенях использования обменной емкости. [c.79]

Сопоставляя изопиэстические кривые для двух таких смол, необходимо найти точки на двух кривых, соответствующие одному тому же влагосодержанию и подставить в уравнение (2. 29) значения относительной упругости пара а. Можно не настаивать на необходимости приравнивания нулю давления набухания для ионита сравнения. В таком случае рассчитанное давление набухания будет давать разность Р —Р- . Сопоставление любых изопиэстических изотерм показывает, что рассчитанное по уравнению (2. 29) давление набухания зависит от выбора влагосодержания в изучаемой смоле, а следовательно, зависит от ионной силы раствора. Более того, эта величина существенным образом меняется при замене одного типа ионов другим при ионном обмене. Причем это изменение наблюдается во всем последовательном процессе изменения состава ионита от одной чистой ионной формы до другой формы с другим противоионом. Рассчитанные таким образом давления набухания составляют величину в десятки и сотни атмосфер для смол, содержащих 8—20% дивинилбензола. Иная величина давления набухания, в десятки раз большая, была рассчитана [ ] исходя из сопоставления химических потенциалов воды в ионите и в равновесном растворе (растворителе) [c.177]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология