Адсорбция, диффузия и ионный обмен

Хроматография как способ разделения смесей веществ сорбционными методами в динамических условиях в течение последних десятилетий стала одним из самых распространенных приемов аналитической химии. В основе хроматографических методов лежит широкий круг физико-химических процессов распределение, адсорбция, диффузия, ионный обмен и др. [c.9]

Обменная адсорбция, как правило, протекает более медленно, чем молекулярная, особенно при обмене ионов, находящихся в глубине адсорбента. В этом случае необходимо время для диффузии ионов из раствора в глубь адсорбента и вытеснения оттуда ионов, которые, в свою очередь, должны перейти в раствор. [c.272]

Обменная адсорбция протекает более медленно, чем молекулярная адсорбция. Это особенно заметно тогда, когда осуществляется обмен ионов, находящихся в глубине адсорбента. Время обмена лимитируется скоростью диффузии ионов из раствора в глубь адсорбента. Вытесненные из адсорбента ионы затем переходят в раствор. [c.279]

Обратноосмотические мембраны отличаются от других типов мембран (ионно-обменных, непористых, ультрафильтрационных) невысокой плотностью поверхностного заряда, малыми размерами пор (г 20 30 А) и отрицательной адсорбцией растворенного вещества, связанной с дальнодействием поверхностных сил. Поэтому в первом приближении можно использовать для расчетов модель незаряженных пор. Ввиду малости размеров пор и неопределенности их геометрии целесообразным упрощением является введение средних скоростей течения жидкости в порах и//и (где т — пористость мембраны), средних коэффициентов диффузии растворенного вещества в поровом пространстве а, также осредненных по сечению пор значений концентрации С и потенциала взаимодействия молекул с поверхностью пор Ф = i//k7. Расчет осредненных значений и Ф применительно к различным моделям пористой структуры (цилиндрические и щелевые поры) сделан в работах [28—30]. [c.300]

Диффузионные процессы в кристаллических цеолитах подробно описаны в прекрасных обзорах Баррера [156] и Уокера и сотр. [154]. В этих обзорах приводятся константы и энергии активации диффузии для адсорбции газов и углеводородов с не слишком большой длиной цепи на природных и синтетических цеолитах, модифицированных различными способами. Для модифицирования цеолитов применяли ионный обмен, декатионирование и предварительную адсорбцию таких полярных веществ, как аммиак. Полученные результаты согласуются с моделью движения диффундирующей молекулы в периодическом потенциальном поле внутри цеолита. Разработан ряд методов, позволяющих рассчитать эти потенциальные поля. [c.685]

Здесь необходимо учитывать также возможность взаимодействия адсорбируемых молекул с адсорбентом, которое осложняет диффузию молекул в полостях цеолитов. Так, например, известно, что при ионном обмене больших органических ионов на кинетику процесса большое влияние оказывают стерические факторы, приводящ ие к образованию непроницаемых корок и полному прекращению обмена. Такие процессы, как отмечается в [2], требуют специального анализа и дополнительного изучения распределения ионов (молекул) внутри ионита (адсорбента). Кроме того, необходимо учитывать, как нам кажется, и другую возможность. Величины адсорбции, наблюдаемые в опытах, могут быть равновесными, если принять во внимание возможную зависимость равновесной величины адсорбции от конфигурации адсорбируемых молекул в полости цеолита. С ростом температуры конфигурационное равновесие смеш,ается таким образом, что величина адсорбции растет вплоть до заполнения предельного объема адсорбционного пространства W - Для таких жестких молекул,, как 1,3,5-триэтилбензол или третичный бутилбензол конфигурационные преобразования могут быть затруднены большими энергетическими барьерами. Во всяком сл чае, вопрос заслуживает, по нашему мнению, детального рассмотрения с анализом механизма взаимодействия адсорбата и адсорбента и привлечением для этой цели спектральных методов, позволяющих судить о состоянии адсорбированных молекул, их подвижности и характере взаимодействия с адсорбентом. [c.273]

Процессы дегидратации, прокаливания и восстановления [Р1(ЫНз)4Р+, введенного ионным обменом в цеолит Са +, Ыа+--13У (80% Са +), изучены методом ИК-спектроскопии [6]. Первоначально ион платины содержит две относительно слабо связанные с металлом молекулы воды и поэтому имеет форму тетрагональной бипирамиды. Введенный в цеолит ион сохраняет эту форму в водной среде, однако при дегидратации цеолита молекулы воды удаляются. Если после предварительной сушки образец восстанавливают водородом при 4-10 Па (300 мм рт. ст.) с последовательным повышением температуры в интервале 320—420 К, оказывается, что водород поглощается одновременно с разложением тетрааммиакат-иона (как следует из ИК-спектров). Восстановление обычно заканчивается при температуре выше 570 К, однако дисперсность платины при этом относительно мала (по данным адсорбции водорода, >Р1 0,08). В то же время, если образец [Р1 (ЫНз)4Р-формы цеолита нагревать на воздухе, тетрааммиакат-иои не разлагается вплоть до 520 К по-видимому, ионы Р1 + удерживаются главным образом на катионных местах цеолита ср. уравнение (И) . Поэтому прокаливание на воздухе при 620 К с последующим восстановлением водородом при 670 К приводит к очень высокой дисперсности платины (Dpt l). Независимо от того, что изолированные атомы платины в нулевой степени окисления термодинамически неустойчивы и при температурах восстановления агрегируют путем поверхностной диффузии, эти [c.187]

АДСОРБЦИЯ, ДИФФУЗИЯ И ИОННЫЙ ОБМЕН [c.452]

В предыдущих главах обсуждались общие принципы некоторых из методов, перечисленных в табл. 14.1. Например, метод осаждения обсуждался в разделе III гл. 12, разделе IVB гл. 10 и в разделе IVB гл. 13. При термогравиметрическом определении (раздел III гл. 4) часто приходится отделять газовую фазу от твердой. В той же главе 4 коротко говорится о разделении при помощи дистилляции. Процессы избирательного распределения веществ между двумя фазами являются основой многих других методов. К этим процессам относятся адсорбция, диффузия и ионный обмен. [c.453]

Движущей силой диффузии растворенного вещества является градиент концентрации. В условиях, когда частицы полимера окружены раствором, начальн градиент существует между концентрацией на поверхности зерна полимера и внутри его пор. Диффузионный процесс является обычно активированным, поскольку полимеры могут содержать активные центры, начиная от алифатических и ароматических групп и кончая полярными компонентами или группами заместителей. Природа взаимодействия частиц вещества с активными центрами может быть различной — от диполь-дипольного взаимодействия (адсорбция) до электростатического взаимодействия между ионами (ионный обмен). Число активных центров зависит от состава полимера, pH окружающего раствора (диссоциация функциональных групп) и степени сшивки (последняя характеристика влияет на диффузию между полостями в полимере). [c.472]

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]

Все изложенные факторы- позволяют считать доказанным, что первым этапом поступления питательных ионов в растение через их корневую систему является обмен ная адсорбция. Диффузия имеет значение главным образом для перемещения растворимых соединений в почвенном растворе к корням, хотя И в этом отношении она — не единственный фактор, ведь и корни тончайшими разветвлениями и постоянно сменяемыми на растущем кончике корневыми волосками охватывают все новые и новые объемы почвы вместе с ее раствором. [c.61]

Метод дает точные результаты, когда соблюдаются следующие условия 1) вся поверхность кристаллов участвует в обмене ионами с раствором, а не только ее активные места 2) отсутствуют явления диффузии ионов внутрь кристаллов, перекристаллизация, а также другие виды адсорбции 3) величина поверхности остается постоянной во все время производства определения. [c.373]

Прежде чем перейти к изложению и обсуждению экспериментального материала, рассмотрим методы изучения состояния радиоактивных изотопов. Важнейшими из них являются следующие 1) адсорбция, 2) десорбция, 3) диализ, 4) ультрафильтрация, 5) центрифугирование, 6) диффузия, 7) электрофорез, 8) электрохимическое выделение, 9) радиография, 10) экстракция, 11) ионный обмен. [c.44]

Увеличение задерживания Ве с возрастанием pH не может быть объяснено наличием коллоидных агрегатов. Как показывают данные опытов по диффузии, средний радиус частиц Ве- порядка 1—2 тц, в то время как средний диаметр пор бумажных фильтров порядка микрона. Совпадение процента выделения Ве из раствора при фильтровании и при центрифугировании также не может служить доказательством того, что Ве образует в этих условиях коллоидные агрегаты, задерживающиеся на фильтре. Как видно из данных по центрифугированию, растворы Ве полидисперсны наряду с частицами, оседающими при ускорении в 25 ООО g, имеются частицы, остающиеся в растворе. Можно себе представить, что оседающие частицы являются псевдоколлоидами, количество которых растет с увеличением pH, в то время как возрастание адсорбции Ве на фильтрах обусловлено ионным обменом с активными карбоксильными группами. Уменьшение коэффициента диффузии Ве также можно объяснить тем, что с возрастанием pH большая часть Ве адсорбируется на загрязнениях. [c.225]

На поверхности пластмасс или на бумаге могут протекать такие процессы, как адсорбция, ионный обмен, восстановление (например, золота (П1) [1.72]), диффузия в твердую фазу и некоторые химические реакции ионов (например, ртути (II) или серебра (I) [1.73]). Эти процессы могут протекать как самостоятельно, так и в сочетании друг с другом. Особенно большие потери вещества вызывает диффузия неполярных неорганических или органических соединений в твердую фазу [1.74]. [c.26]

Книга известных американских ученых представляет собой фундаментальное руководство, в котором изложены вопросы молекулярной и турбулентной диффузии, массопередачи на границе раздела фаз, одновременного тепло- и массообмена, массопередачи с параллельно протекающей химической реакцией. Сформулированы основные принципы расчета массообменного оборудования, применяемого для проведения различных химико-технологических процессов (абсорбция, адсорбция, ионный обмен, жидкостная экстракция, дистилляция, кристаллизация, экстрагирование, испарение, конденсация паров, охлаждение жидкости в градирнях). [c.4]

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]

Адсорбция Распределение Обмен ионов Диффузия молекул Образование малорастворимых соединений Образование комплексных соединений Реакция окисления — восстановления [c.187]

Сорбция ионов происходит в результате их диффузии внутрь частиц смолы, а также адсорбции и электростатических взаимодействий. Таким образом, селективность сорбции ионов одного и того же заряда, возможно, будет определяться преобладающим типом сорбции. Следовательно, при доминировании электростатических взаимодействий селективно сорбироваться будут ионы, характеризующиеся высоким отношением заряда к радиусу сольватированной формы иона. При сорбции легко поляризующихся ионов ион с большим радиусом будет обладать более высокой обменной способностью. Если размеры ионов отличаются друг от друга, то разделение может основываться на различной способности проникновения ионов в структуру ионообменника. [c.244]

Таким образом, если судить по молекулярно-ситовому эффекту для азота, мы должны прийти к заключению, что при обмене Са+ на Na+ эффективные диаметры окон заметно уменьшаются, что может казаться естественным, так как каждый ион Са+ обменивается на 2 иона Na+, а возможности блокировки путей диффузии молекул адсорбата должны нри этом возрастать. Если же исходить из изменений кинетики адсорбции спиртов, то вывод должен быть прямо противоположным — эффективные диаметры окон при замещении Са+ на Na+ по отношению к молекулам спиртов должны увеличиваться. [c.342]

Механизм ионного обмена при очистке газов изучен недостаточно полно. Предполагается, что он включает следующие основные стадии 1) диффузия вытесняющих ионов из ядра газовой фазы к поверхности ионита 2) диффузия вытесняющих ионов с поверхности ионита внутрь его зерна к точкам обмена 3) обмен ионов на активных центрах 4) диффузия вытесненных ионов из зерна ионита к его поверхности 5) диффузия вытесненных ионов с поверхности ионита в ядро газовой фазы. Таким образом, скорость ионообменного процесса лимитируется скоростью наиболее медленной стадии. Скорость реакции этой стадии можно определить из уравнений кинетики физической адсорбции или хемосорбции, приведенных ранее. Например, скорость протекания третьей стадии характеризуется уравнением кинетики химической реакции, а скорость диффузии — уравнениями массообмена. Подробно закономерности кинетики [c.84]

Равенство величин адсорбции катионов натрия именно при ср г = О следует считать случайным явлением. Такое совпадение означает, что изменение скачка потенциала, обусловленное изменением емкости д.э.с., компенсируется адсорбционным скачком потенциала, создаваемым хемосорбированным метанолом. Естественно было бы ожидать и изменения прочности связи адсорбированных ионов с поверхностью платины в присутствии хемосорбированного метанола. Однако из измерений обмена катионов Na и s- " различие в кинетике обмена по применяемой методике не удается установить (в обоих случаях обмен происходит практически за 5 мин и скорость его определяется, очевидно, скоростью диффузии). [c.43]

Удq)живaниe молекул в эксклюзионной хроматографии определяете их диффузией в поры сорбенга и зависит как от размера молекул, так и от размера пор неподвижной фазы. Если на механизм такого расцределенш молекул не накладываются другие побочные эффекты, наприм ) адсорбция или ионный обмен, то изот >ма [c.323]

Р. Шёлнер, Р. Броддак (Университет им. Карла Маркса, химический факультет, Лейпциг, ГДР). Из измерений адсорбции н-бутенов и н-бутана на модифицированных ионным обменом цеолитах тина NaMe+Me +A газохроматографическим методом (стр. 291) и из исследований микродинамики диффузии этих молекул из одной полости в другую при помощи метода ЯМР [1] следует, что при диффузии полярных молекул влияют [c.342]

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]

По имеющимся данным [13] катионы слабо удерживаются полиакриламидным гелем, в то время как анионы взаимодействуют с протонами амидной группы. Показано, в частности [14], что хлорид и нитрат натрия элюируются в разных объемах. На биогеле Р-2 (или Р-100) катионы элюируются в следующем порядке K >Na+>Li+>Mg > a2+ (в качестве элюента используется вода), в то время как на сефадексе G-10 первым элюируется Mg +, а затем смесь Li" , Na и Са . Эти данные свидетельствуют о том, что кроме различия в ионных радиусах, являющегося главным фактором, при выборе условий хроматографирования всегда надо учитывать такие побочные эффекты, как адсорбция [14, 15], ионная эксклюзия (исключение ионов) [16,17], ограниченная диффузия [18] и ионный обмен [19], а также зависимость удерживаемого объема от природы электролита [20]. [c.322]

Для количественного исследования/реакций обмена основаниями применяются различные методы. Корн-фельд и Ротмунд первыми указали, что обмен основаниями происходит согласно ионным эквивалентам и подчиняется закону действующих масс. Опыты Вигнера который изучал обмен основаниями почвенных составных частей, были таким образом подтверждены. Вигнер, однако, исходил из чисто коллоидно-химического представления о природе явлений обмена, применяя к ним общую теорию адсорбции , тогда как Ганс (см. С. Ц, 89) настаивал на существенном значении закона действующих масс. Раман и Спенгель установили, что обмен основаниями не зависит от концентрации растворенных веществ. Согласно Шульце , пермутиты обладают свойством электролитической проводимости-, диффузия ионов в пермутитах происходит с больщой скоростью. [c.681]

Кауко рассматривал реакции гидратации доменных шлаков с точки зрения термодинамики. Как показал предварительный расчет энтропии, эти шлаки характеризуются значительной свободной энергией гидратации. Процессы растворения, кристаллизации и диффузии при гидратации шлаков можно сравнить с медленно протекающими реакциями полисахаридов Стекловидная природа шлаков, согласно Кауко, прежде всего указывает на отсутствие внутреннего равно(весия. Первая реакция шлака с водой представляет собой ионный обмен между Н + и подвижными катионами, помимо которого также происходит адсорбция щелочей. Последующие реакции превращают шлак в необратимые продукты, причем образуются хлопья кремневых гелей, а реакция гидроокиси кальция с кремнеземом приводит к усадке и твердению. [c.832]

Существует определенное несоответствие между потребностями практики и геологической науки, с одной стороны, и теорией и уровнем экспериментальных работ в области миграционных процессов, с другой. Это несоответствие может быть устранено наряду с экспериментальными исследованиями построением едиЯой теории, охватывающей основные миграционные процессы — фильтрацию и диффузию — и учитывающей основные процессы взаимодействия мигрирующих веществ с вмещающими породами и друг с другом — адсорбцию, ионный обмен, химические реакции. Наиболее важное значение для геохимии имеют гетерогенные процессы геохимической миграции, происходящие на границе раздела фаз или сопровождающиеся образованием новых фаз. Теоретическое рассмотрение гетерогенных процессов геохимической миграции и составляет цель данной книги. [c.4]

Под геохимическими ореолами понимают зоны повышенных концентраций элементов в горвых породах, растениях, подземных атмосферах и водах вблизи месторождений, с которыми эти зоны генетически связаны. Образование геохимических ореолов разных типов происходит в основном путем фильтрации рудообразующих растворов и газов, диффузии растворенных веществ и путем физического выветривания и механического перемещения вещества залежи 11—21, что сопровождается взаимодействием мигрирующих веществ с горными породами. Основными процессами взаимодействия растворов и газов с вмещающими породами являются адсорбция, ионный обмен и химические реакции. [c.156]

Зависимость скорости обмена от степени развития поверхности наглядно показана в работах А. Е. Полесицкого [163, 167] и Кольтгофа [168]. В них было найдено, что обмен Ад + или аниона галоида с осадком галоидосеребряной соли замедляется и, наконец, вовсе прекращается по мере старения осадка, ведущего к укрупнению зерен и уменьшению поверхности. Было найдено, что в этих системах скорость обмена совпадает со скоростью миграции ионов от поверхности в объем кристаллов. Адсорбция красителей на последних блокирует поверхность и прекращает обмен. В новом, более подробном исследовании А. И. Мурина [169] показано, что обмен ионов Вг между раствором и осадком AgBr идет главным образом путем перекристаллизации, тогда как обмен Ag с тем же осадком идет главным образом путем диффузии ионов в капилляры и трещины кристалла диффузия их в объем решетки кристалла в данном случае имеет подчиненное значение. [c.225]

Процесс ионного обмена слагается из диффузии ионов растворенного электролита к поверхности зерен сорбента, диффузии их внутрь сорбента, вытеснения подвижных ионов сорбента из сферы влияния анионного (или катионного) комплекса и диффузии вытесненных подвижных ионов из фазы сорбента в раствор. Ионный обмен имеет некоторое сходство с адсорбцией. Но, несмотря на существенные различия, часто на практике трудно провести границу между названными процессами, так как обмен нротивоионов почти всегда сопровождается адсорбцией, а большая часть обычных адсорбентов, например окись алюминия, активированный уголь, могут действовать как иониты. [c.84]

Перемещение ионов по апопласту происходит за счет диффузии и обменной адсорбции по градиенту концентрации и ускоряется током воды (см. 5.4). Благодаря функциональной активности плазмалеммы поглощение цитоплазмой может происходить уже в ризодерме (в корневых волосках) и на всем пути движения ионов по апопласту. Такой механизм многократно увеличивает фактическую площадь соприкосновения корня с ионами внешней среды. [c.263]

В соответствии с теорией ДЛФО добавление эаектролнта в хяисперсную систему вызывает сжатие двойного электрического слоя у частиц, вследствие чего они могут подойти друг к другу на расстояния, на которых преобладают силы притяжения. Уменьшение толщины двойного слоя сопровождается обменом противоионов этого слоя на вызывающие коагуляцию ионы электролита, Сжатие двойного электрического слоя происходит как за счет уменьшения потенциала в результате специфической адсорбции нонов добавленного электролита на поверхности частиц, так и благодаря ограничению диффузии противоионов в раствор в связи увеличением ионной силы раствора. По преобладанию того нли иного механизма процесса коагуляции различают нейтрализаци-онную и концентрационную коагуляцию. Области преимущественного действия механизмов коагуляции можно оценить с помощью теории ДЛФО. [c.333]

Диффузионные характеристики цеолита типа А легко изменить, если произвести обмен ионов натрия на катионы большего или меньшего размера. При обмене натрия на калий эффективный диаметр пор уменьшается, в то время как в кальциевой фор>хе размер пор увеличивается до полного диаметра кольца каркаса. Диффузия различных молекул на цеолитах типа А интенсивно изучалась именно из-за возможности контролируемого изменепия диаметров пор. Изучена кинетика диффузии и адсорбции постоянных газов и углеводородов на разных катионных формах этого цеолита. В качестве иримера иа рис. 8.28 показана адсорбция азота и аргона на порошке цеолита NaA [153]. Скорость адсорбции обоих газов быстро уменьшается с понижением температуры. На начальном участке кривой, соответствующем нескольким первым минутам, имеется прямолинейный участок, на котором выполняется диффузионный закон. [c.686]

Хроматографические разделения основаны на селективной адсорбции и дифференциальной диффузии. Во многих случаях успешное разделение достигается обменом ионов, как, например, замена Са + на 2Ка ири умягчении воды. В других случаях искомые вещества адсорбируются из раствора и удерживаются адсорбентом, так что раствор непрерывно от них освобождается. Это имеет место, например, при удалении окрашенных веществ из растворов сахара твердыми адсорбентами. До настоящего времени хроматографический метод остается в значительнбй степени эмпирическим, т. е. нет определенных принципов, на которых можно основываться при выборе адсорбента, растворителя и элюента когда требуется провести разделение какой-либо смеси. Выбор этот следует делать, основываясь на накопленном опыте. В последнее время, однако, эмпирические сведения накапливаются быстро, и уже сделано достаточно обобщений, чтобы дать некоторые теоретические основы, которыми можно руководствоваться при выборе методов для осуществления требуемых разделений. [c.183]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология