Сорбция ионов на полярных сорбентах

При одновременном присутствии в сточных водах ПАВ и красителей различного химического строения в качестве предварительной стадии очистки целесообразно также использовать коагуляцию. Эффективность применения коагулянтов для удаления красителей- из сточных вод в значительной мере определяется химической природой извлекаемых красителей (см. главу II). Остаточные концентрации таких красителей достаточно эффективно можно извлекать из воды сорбцией на активном угле. Целесообразность использования коагулянтов для предварительного удаления части красителей из сточных вод обусловлена также плохой адсорбируемостью ряда красителей на углеродных сорбентах, обусловленной химической структурой красителей. Так, при адсорбции на углеродном сорбенте прямого, чисто-голубого, имеющего в своей структуре четыре симметричных сульфогруппы, лишь 66% эффективной удельной поверхности сорбента может быть занято молекулами этого вещества. Это обусловлено тем, что более плотной упаковке адсорбционного слоя препятствует отталкивание полярных групп [43]. Между тем, для крупных ионных ассоциатов красителей недоступны микропоры и часть переходных пор активного угля. Более того, с увеличением фактора ассоциации красителей величина их удельной адсорбции на пористом сорбенте начинает снижаться [43]. [c.258]

Открытие ионообменных процессов следует отнести к 1850 г., когда Уэй установил явление обмена ионов, находящихся в почве. Процесс ионообменной сорбции на полярных сорбентах был подробно изучен академиком Гедройцем. [c.80]

Сорбция ионов на полярных сорбентах [c.6]

Наиболее распространенным видом полярной сорбции является ионообменная сорбция, при которой сорбент взамен поглощенных ионов посылает в раствор ионы того же знака. [c.123]

Можно указать на следующие известные типы полярной сорбции сорбция потенциалопределяющих ионов, ионообменная и осадочная сорбции ионов. Сорбция потенциалопределяющих ионов играет важную роль в процессах перезарядки ионогенных сорбентов, а также в явлении вторичной сорбции ионов на некоторых ионообменных сорбентах. [c.17]

Как видно из схемы, процессу непосредственной сорбции амина предшествует образование его комплекса, способного к процессу диссоциации. Поэтому процесс сорбции аминов в водной среде в случае применения нерастворимых кислот можно отнести к типу катионообменных реакций. Если же процесс осуществляется в среде органических растворителей, то в этом случае сорбция аминов представляет собой непосредственное присоединение положительно заряженных групп амипа к отрицательно заряженным активным группам нерастворимой кислоты. В отличие от вышеприведенного процесса этот вид сорбции аминов нами предложено рассматривать как полярную сорбцию , подчиняющуюся совершенно иным законам. Особенно наглядно полярная сорбция выражена в случае поглощения аминов поляризованными группами сорбента, не содержащими ионов водорода (сорбенты НФ, НС)- В этом случае исключается полностью процесс катионной сорбции, а имеет место только полярная сорбция. Изучение случаев полярной сорбции с применением указанных сорбентов позволило установить, что полярная сорбция частично имеет место и в водных средах. [c.30]

Необходимо отметить, что увеличение протонной поляризации за счет роста в процессе сорбции длины цепочек из сорбированных молекул и функциональных групп сорбента может иметь место в том случае, если образование таких цепочек повышает вероятность или расстояние перескока протона Н-мос-тика при включении электрического поля. При этом у сорбентов с частотной зависимостью ао особую роль в переносе протонов играют окружающие КВС молекулы и полярные функциональные группы. Ориентация их дипольных моментов, изменение положения отдельных ионов может существенно влиять на характеристики водородной связи и динамику движения протона Н-мостика [665]. [c.248]

Поглощение радионуклидов из растворов происходит не только в результате сорбции, но и в процессе набухания сорбентов, например таких, как бентониты и цеолиты. Набухание происходит путем поглощения полярных растворителей, таких, как вода, с которой увлекаются радиоактивные вещества из дезактивирующего раствора. Вода в составе набухшего сорбента находится в двух состояниях связанная, входящая в гид-ратную оболочку, и несвязанная — вне этой оболочки. Ионы радионуклида в растворе окружаются гидратной оболочкой и могут входить в ее состав или могут быть свободными, но в обоих случаях они поглощаются сорбентом с водой. [c.203]

Закономерности комплексообразования в фазе сорбента в неводных и водных средах во многом аналогичны. Основное различие в сорбционном связывании ионов металлов заключается в разнице в значениях диэлектической проницаемости для воды (78,3) и органических растворителей, таких как метанол (32,6), этанол (24,6), диметилсульфоксид (46,5), диметилформамид (37,8), а также связано с отсутствием конкурирующих реакций с ионами НзО " и ОН . Это приводит к снижению взаимного влияния соседних привитых полярных групп, уменьшению влияния полярной матрицы, отсутствию эффектов доннановской эксклюзии, что существенно упрощает изучение и описание сорбции ионов из неводных сред, особенно из апротонных органических растворителей. Понятно, что изучение сорбции ионов металлов имеет смысл только для полярных растворителей, в которых растворимость неорганических солей находится на уровне определяемых величин. [c.369]

При полярной сорбции происходит внедрение или пристройка сорбируемых ионов в кристаллическую или молекулярную решетку сорбента. Действующими силами при этом являются ионные силы, которые значительно больше молекулярных. Поэтому нри промывании первичной [c.91]

В отношении механизма действия неорганические материалы менее понятны по сравнению с ионообменниками или аффинными сорбентами. Кристаллические поверхности состоят из заряженных ионов, ассоциированных с гидратной водой, и потому электростатические взаимодействия играют важную роль при сорбции на них белков. Однако рядом с любой положительно заряженной областью на поверхности кристалла находится отрицательно заряженный участок, и наоборот. Следовательно, взаимодействие скорее носит характер полярного диполь-ди- [c.178]

Ионообменная сорбция на полярных сорбентах прежде всего была изучена в явлениях обмена ионов в почвах. Наиболее значительные работы в этой области принадлежат акад. Гедройцу[1]. Вторым направлением, в котором разбивались исследования, посвященные обмену ионов в гетерогенных системах, в порядке псторпческого развития явился процесс водоумягчения [2]. Применение искусственных алюмосиликатов типа пермутита п природных алюмосиликатов, например глауконита, позволило заменять одни катиониты, находящиеся в растворе, другими. Пропуская речную воду или воду из других источников через алюмосиликаты, предварительно обработанные раствором поваренной соли, можно добиться ее умягчения в результате замены катионитов кальция, магния и др., определяющих жесткость воды, на катионы натрия. Подробные теоретические исследования явления ионообменной сорбции на алюмосиликатах и различного рода землях и глинах показали, что при этих процессах происходит эквивалентный обмен между ионами 11 растворе и ионами, находящимися в сорбенте. Одновременно было установлено, что ионы натрия, калия, кальция, находящиеся в алюмосиликате, могут быть полностью заменены на другие ионы щелочных или щелочноземельных металлов или на ионы аммония в результате обмена с раствором. Таким образом, пониты типа алюмосиликатов оказались обладающими достаточной внутренней пористостью для того, чтобы обмен ионов небольших размеров мог происходить во всей их структуре [3]. Иными словами, ионы натрия, кальция и другие близкие им но размерам могут диффундировать внутри решетки алюмосиликата. [c.6]

Поглощение вещества может быть результатом полярной (молекулярной) и, ионообменной сорбции. Известно большое число веществ, выполняющих функции только полярных сорбентов эти вещества не имеют в своей структуре таких групп, которые вступали бы в реакции ионного обмена с растворами электролитов. В отличие от подобных сорбентов, любые иониты можно использовать как для иопообмеиной, так и для молекулярной сорбции [34], так как их ионогенпые группы отличаются высокой полярностью. Поэтому в некоторых условиях сорбции, особенно сорбции веществ, растворенных в слабополярных растворителях, процесс ионного обмена может усложниться наслаиванием явлений полярной сорбции. [c.20]

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]

Иная ситуация имеет место при проведении эксклюзионной хроматографии в водных средах. Из-за специфических особенностей многих разделяемых систем (белки, ферменты, полиэлектролиты и др.) и разнообразия применяемых сорбентов существует очень много вариаций состава подвижной фазы для подавления различных нежелательных эффектов [34, 35]. Общими приемами модификации является добавка различных солей и применение буферных растворов с определенным значением pH. В частности, поддержание рН=<4 дает возможность подавить слабую ионообменную активность силикагелей, обусловленную присутствием на их поверхности кислых силанольных групп. Требуемая ионная сила подвижной фазы достигается при концентрации буферного раствора 0,05-0,6 М оптимальную концентрацию подбирают экспериментально. Для предотвращения ионообменной сорбции катионных соединений наиболее часто используют такой активный модификатор, как тетраметиламмонийфосфат при рН=3. Однако при разделении некоторых белков могут проявляться гидрофобные взаимодействия, в свою очередь осложняющие эксклюзионный механизм разделения. Те же эффекты иногда проявляются и при работе с дезактивированными гидрофильными сорбентами. Для их устранения к растворителю добавляют метанол. Иногда в водную подвижную фазу вводят полярные органические растворители, полигликоли, кислоты, основания и поверхностно-активные вещества. [c.48]

Для адсорбции органических веществ из водных растворов должны применяться прежде всего углеродистые пористые материалы (различные типы активированных углей) либо органические синтетические сорбенты. Полярные гидрофильные материалы — глины, силикагели, алюмогель и гидраты окислов — для адсорбции веществ из водных растворов практически непригодны, так как энергия взаимодействия их с молекулами воды почти равна или превышает энергию адсорбции молеюул органических соединений. Однако, если в водном растворе молекулы или ионы образуют крупные ассоциаты как, например, ионы и молекулы синтетических поверхностно-активных веществ с длинными цепями углеводородных радикалов или ионы прямых красителей в присутствии минеральных солей, то энергия адсорбции таких ассоциатов или мицелл значительно превышает энергию связи молекул воды с поверхностью даже наиболее гидрофильных материалов. Поэтому синтетические поверхностно-активные вещества (моющие, эмульгаторы и т. п.), прямые красители и другие соединения, обладающие свойствами коллоидных электролитов, хорошо поглощаются из мицеллярных растворов не только гидрофобными сорбентами типа активированных углей и синтетических смол, но и кр(упнопористыми гидрофильными материалами, особенно гидратами окислов алюминия и железа. Последним для сорбции коллоидных ассоциатов следует отдать предпочтение, так как у самых крупнопористых обесцвечивающих углей марок ОУ лишь около 20% поверхности пор доступно для крупных мицелл синтетических моющих веществ, гуминовых кислот или прямых красителей, тогда как практически вся поверхность крупных пор свежеосажденных гидратов окислов алюминия и железа доступна для мицелл этих соединений. [c.99]

Карбоксильные смолы отличаются от сульфосмол пониженной ионизацией функциональных групп. Полная ионизация в смолах этого типа происходит при значениях pH, превышающих 8—9, а сколько-нибудь заметная ионизация имеет место при pH выше 5. Вместе с тем даже из нейтральных растворов при pH около 7, когда примерно половина карбоксильных групп ионизирована, ионы металлов за ограниченное время сорбируются из небуферных растворов в ничтожно малых количествах. Это явление было объяснено малой скоростью диффузии ионов водорода из зерен карбоксильных смол в раствор [7]. Сорбция диполярных ионов катионитами в водородной форме, как отмечалось выше, протекает с перезарядкой ионов и превращением их в катиониты на сорбенте. В связи с этим при сорбции диполярных ионов карбоксильными смолами в водородной форме отсутствует наиболее замедленный акт — диффузия ионов водорода из зерна ионитов в раствор. Однако в случае карбоксильных смол в водородной форме возникает второе кинетическое препятствие — малая степень набухания ионита и, следовательно, малая степень пористости, зависящая от слабой сольватации неионизированных функциональных групп па сшитых сорбентах. Эта причина замедления сорбции цвиттерионов может быть преодолена путем синтеза слабосшитых карбоксильных смол, например, при сополимеризации метакри-ловой кислоты с 0,5—1% дивинилбензола. Еще лучший результат в отношении повышенного набухания карбоксильных смол в водородной форме наблюдается при использовании в качестве сшивающего агента не дивинилбензола, а других кроссагентов, содержащих полярные группы в молекуле. Удачной смолой такого типа оказался катионит КМТ, представляющий собой сополимер метакриловой кислоты и триазина. Емкость сорбции диполярных ионов пористыми карбоксильными смолами в водородной форме определяется уже не кинетическими, а равновесными причинами. Емкость сорбции цвиттерионов катионитами в водородной форме в соответствии с процессом, описываемым уравнением (1), зависит от концентрации в отсутствие конкурирующих ионов по уравнению Лэнгмюра [c.191]

Полярные молекулы воды энергично сорбируются на кристаллической решетке цеолита вследствие ион-дипольного взаимодействия и группируются прежде всего вокруг катионов. По данным рентгеноструктурных исследований Тейлора [31, 32] ион натрия в кристаллической решетке цеолитов окружен двумя молекулами воды, окружение иона кальция менее определенно, в некоторых структурах это окружение составляет три молекулы воды. В элементарной ячейке слнтетического цеолита 5А нри полном замеш е-нии ионов натрия на ионы кальция нмеется шесть ионов кальция. В работе [9] указывается химический состав цеолита 5А, содержащего в ячейке четыре атома кальция и четыре атома натрия . И в том и другом случае, если исходить из соотношения числа молекул воды и катионов но Тейлору, в первом слое водяной оболочки , выстилающей поверхность сорбционной полости, содержится приблизительно 18—20 молекул воды, что составляет 19—20% от веса элементарной ячейки. В работе авторов опыты проводились в интервале заполнений 18—24% от веса сорбента, т. е. в той области, когда сорбция паров воды происходит в остальной части объема сорбционной ячейки. [c.207]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология