Факторы, определяющие селективность ионного обмена

Селективность. Под селективностью понимают свойство ионита в одних и тех же условиях по-разному вступать в. реакции ионного обмена с разными ионами. Для пояснения селективности существуют определенные модели, но-область их применения крайне ограниченна [44]. В соответствии с молекулярной теорией селективность ионита по отношению к ионам равных зарядов определяется степенью ассоциации активных групп ионитов с противоионами. В зависимости от плотности активных групп в ионите между ними (группами, способными к ионному обмену) возникает сила отталкивания, что является фактором, способствующим набуханию ионитов. Действию этой силы противодействует сила структурного взаимодействия. На основании изложенного можно сделать вывод, что селективность ионита возрастает с увеличением степени сшитости ионита, обменной емкости и с увеличением концентрации раствора, проходящего через ионит. Райс и Харрис-[53] дали количественное описание селективности, применимое для оценки селективности ионита в неводных средах, но непригодное для ионитов с низкой степенью сшитости и с высокой набухаемостью. В ряде теорий исходят из представления о границе раздела фаз ионит — раствор как о полупроницаемой мембране. В этом случае применимо уравнение Доннана [421, и можно сделать вывод, что селективность ионита зависит от его набухания или обменного объема. При этом не учитывают межионные взаимодействия, особенно сильные в случае ионитов с высокой обменной емкостью. Поскольку все указанные теории не являются общими, при оценке селективности ионита применяют следующие простые правила [54] [c.376]

Специфичность поглощения ионов определяется величиной их заряда (обычно возрастает для многозарядных ионов), размерами в гидратированном состоянии и другими факторами, в том числе свойствами органической основы (матрицы) ионита. У некоторых смол проявляется склонность к образованию дополнительных, комплексных связей с нонами, в связи с чем полная обменная емкость соответственно возрастает. Селективность ионного обмена можно значительно изменять при введении в жидкую фазу (например, в состав элюента) различных комплексообразующих реактивов. Этим методом управления ионообменных процессов в настоящее время пользуются особенно широко. [c.8]

На селективность ионного обмена влияют многие факторы, и количественная теория может рассматривать только простейшие случаи, примером чего может служить обмен катионов щелочных металлов. Убедительное объяснение селективности катионообменников для щелочных металлов дано Айзенманом [19]. Он начал с исследования реакций стеклянных электродов для различных катионов щелочных металлов. Стекла действуют как ионообменники, а стеклянные электроды функционируют как ионообменные мембраны. Это было показано многими исследователями, и, в частности, в последней работе Доремуса [20] были измерены коэффициенты диффузии ионов в стеклах. Электрические потенциалы определить легче, чем ионообменное распределение, но потенциалы мембран зависят от двух факторов — ионообменной селективности и отношения коэффициентов диффузии или подвижностей. При измерении потенциалов стеклянных электродов в растворах, содержащих два иона, натрий и калий (в дополнение к иону водорода, который всегда присутствует в водных растворах), нашли, что фактор электрохимической селективности зависит в основном от ионообменной селективности.. Отношение подвижностей составляет только десятую часть ионообменной селективности. Айзенман исследовал много стекол различного химического состава, а также ряд биологических мембран. Он сделал вывод, что если измерена селективность для [c.64]

Детальное исследование строения цеолитов [1] позволило установить, что многогранники в них размещаются таким образом, что в решетке возникают каналы, позволяющие ионам проникать внутрь нее. Эти каналы могут пересекаться либо не пересекаться, могут проходить сквозь весь каркас либо заканчиваться внутри него. Диаметры каналов определяются структурой цеолита и изменяются даже по длине отдельного канала. Внутри решетки имеются почти сферические полости, которые могут с помощью каналов соединяться с наружной поверхностью. Внутри этих полостей и каналов размещаются катионы, неструктурные анионы (если они имеются) и молекулы воды. Очевидно, что катион, присутствующий в первоначальной структуре с момента синтеза цеолита, может обмениваться только в том случае, если размеры каналов позволяют ему свободно диффундировать во внешний раствор. Однако подобный обмен происходит только при условии, что диаметр обменивающихся ионов сопоставим с диаметром канала, т. е. если они могут диффундировать из раствора в решетку. Число свободных мест в ионообменнике ограничено также из-за присутствия молекул воды и анионов внутри самих каналов. Помимо чисто термодинамических факторов, от которых зависит селективность, существуют возможности изменения в широких пределах стерических факторов, влияющих на поведение ионообменника. Измеренный для ряда цеолитов интервал изменений диаметра каналов довольно [c.62]

При исследовании избирательности обмена на жидких ионитах нами было показано [8], что если с помощью специальных приемов вызвать нарушение ориентации функциональных групп и получить ионит с беспорядочно ориентированными группами, то резкая зависимость концентрационных констант от степени обмена исчезает (рис 2). Таким образом можно считать, что селективность ионита, наряду с факторами присущими концентрированным растворам электролитов, определяется и важным дополнительным фактором энергетической неравноценностью обменных мест. [c.31]

Сопоставление величин констант равновесия при обмене в системах ККа — Са " и КН — Са + показывает, что в интервале обменной емкости ионита от 2,195 до 5,09лг-эке/г они почти в два раза больше, чем при обмене Са " на Ка" ". Из этих данных следует, что селективность поглощения одного и того же ионита зависит не только от количества активных групп и от количества поперечных связей, но и от свойств обменивающихся ионов. Таким образом, селективность обмена ионов зависит от свойств обменивающихся ионов и от их сродства с активными группами, ибо этими факторами определяется не только сам процесс ионообмена, но и те вторичные процессы, которые во многих случаях усложняют и затемняют процесс ионообмена. [c.109]

Анионный обмен. Зависимость селективности поглощения анионов от рассмотренных выше факторов сложнее, чем катионов, так как состав большинства анионов, в том числе комплексных, более сложный, а способность их к гидратации меньшая, чем у катионов. Для простых анионов, например одноатомных, с электронной конфигурацией инертного газа, склонность к гидратации уменьшается с увеличением кристаллографического размера иона этим обусловлен, например, ряд селективности Р < С1 < Вг-< 1 на сильноосновных анионитах. Для сложных ионов (анионов слабых или умеренно сильных кислот) степень их гидратации определяется силой соответствующей кислоты — чем слабее кислота, тем больше склонность аниона к гидратации. Если размеры ионов и их склонность к гидратации, определяемая силой соответствующих кислот, действуют в одном и том же направлении, то можно уверенно предсказать ряд селективности, например N07 < NOF С10 < СЮ " < СЮГ HSOJ" < [c.188]

И, возможно, последующего внутрифазового превращения с образованием комплексов, лигандами в которых являются не только лигандные группы, находящиеся в растворе, но и аминогруппы анионита, т. е. [МЬ (НАм) ]. Реакция анионного обмена определяет направление процесса, и селективность сорбции в этих условиях обусловливается различиями в зарядах и радиусах комплексных анионов, т. е. теми факторами, которые обусловливают электровалентное взаимодействие ионогенных групп с анионами раствора. На непротонированной форме анионита (а=0) сорбция ионов переходных металлов из растворов их анионных комплексов происходит только за счет реакции комплексообразования по схеме (1), поскольку при pH 7 анионный обмен в фазе низкоосновного анионита практически исключен. [c.69]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология