Ионный обмен в водно-органических средах

В этой главе описывается техника переработки облученного реакторного топлива. К числу рассматриваемых водных процессов относятся осаждение, ионный обмен и экстракция органическими растворителями к числу сухих процессов относятся дробная дистилляция фторидов, экстракция жидкими металлами, экстракция расплавленными солями, вакуумная возгонка расплавленных металлов, окислительное шлакование и электрорафинирование. Наиболее подробно рассматривается процесс экстракции органическими растворителями из водной среды, так как в настояш,ее время он является самым распространенным способом переработки облученного топлива. [c.308]

Широкие и интересные исследования в области ионного обмена, преимущественно на органических ионнообменных смолах, выполнены Н. А. Измайловым, А. Т. Давыдовым и их сотрудниками (Харьковский государственный университет). Н. А. Измайлов подробно изучил и дал теоретическое обоснование сорбции больших органических ионов на ионитах, установил закономерности влияния растворителей на адсорбционные равновесия. А. Т. Давыдов установил ряд важных закономерностей катионного и анионного обмена на смолах в водных и неводных растворах. В частности, им была изучена возможность приложения уравнений обменной адсорбции к многокатионному обмену разновалентных ионов и обмену ионов в спирто-водных и диок-сано-водных средах на минеральных и органических сорбентах. [c.276]

Ионообменные смолы в смешанном слое применяют, как прН вило, для процессов тонкой очистки водных и водно-органических растворов. При этом достигается полное и эффективное удаление из растворов всех неорганических и органических ионов, которые первоначально присутствовали в жидкости. Однако необходимо учитывать, что нерастворимые в неагрессивных средах иониты в силу приведенных ниже причин могут выделять в раствор ничтожные количества органических молекул, являющихся продуктами распада полимера. Поэтому при выборе ионита большое внимание следует уделять его механическим и другим характеристикам. Иными словами, наряду с кинетическими и обменными свойствами высокомолекулярных соединений не менее важное значение имеют их прочность, устойчивость к воздействию рабочих сред и нагрузок. [c.29]

Ионный обмен в смешанных водно-органических средах находится в начальной стадии изучения. Влияние природы и концентрации органического компонента, а также структуры бинарного раствора на избирательность обмена не исследовались систематически. Работы по изучению обмена минеральных ионов в смешанных средах носят отрывочный характер [1—3], а изучение обмена органических ионов в таких средах начато в самое последнее время [4]. Между тем систематические исследования в этой области не только расширят возможности ионообменной хроматографии, но, несомненно, будут способствовать дальнейшему развитию теории ионообменных процессов. [c.78]

Общей тенденцией в использовании ионообменных сорбентов в аналитической химии является поиск путей повышения селективности их действия. В этом плане в настоящее время можно говорить о двух основных направлениях о применении в ионном обмене и ионообменной хроматографии водно-органических сред и об использовании ионитов, способных к селективным химическим реакциям. [c.250]

Интерес к использованию водно-органических сред в ионном обмене и ионообменной хроматографии возник в начале 1960-х годов. Добавление органических растворителей в водные растворы изменяет коэффициенты селективности как при катионном, так и при анионном обмене. [c.250]

Среди адсорбционных методов разделения и концентрирования органических веществ в водных растворах исключительное место принадлежит ионному обмену на синтетических ионитах. Ионообменная функция последних намеренно усилена и является практически единственной функцией сорбента. Поглощение вещества ионитами происходит в результате ионообменной реакции типа [c.296]

См. лит. при ст. Радиационная химия, Радшгционно-химиче ская технология. Радиоактивность. А. X. Брегер. ИОНИТЫ (ионообменники, ионообменные сорбенты), вещества, способные к ионному обмену при контакте с р-рами электролитов. Большинство И.— твердые, нерастворимые, ограниченно набухающие в-ва. Состоят из каркаса (матрицы), несущего положит, или отрицат. заряд, и подвижных противоионов, к-рые компенсируют своими зарядами заряд каркаса и стехиометрически обмениваются на противоио-ны р-ра электролита. По знаку заряда обменивающихся ионов И. делят на катиониты, аниониты и амфолиты, по хим. природе каркаса — на неорг., орг. и минер.-органические. Неорг. и орг. И. могут быть природными (напр., цеолиты, целлюлоза, древесина, торф) и синтетическими (силикагель, АЬОз, сульфоуголь и наиб, важные — ионообменные смолы). Минер.-орг. состоят из орг. полиэлектролита на минер, носителе или неорг. И., диспергированного в полимерном связующем. Выпускаются в виде зерен сферич. или неправильной формы, порошков, волокон, тканей, паст и изделий (напр., мембран ионитовых). Примен. для очистки, разделения и концентрирования в-в из водных, орг. и газообразных сред, напр, для очистки сточных вод, лек. ср-в, сахара, выделения ценных металлов, при водоподго-товке носители в хроматографии гетерог. катализаторы. [c.224]

У этих электродов жидкая мембрана представляет собой раствор (обычно это неполярный растворитель, не смешивающийся с водой) органического реагента, который принимает участие в ионном обмене с водной фазой или образует комплексы с ионами, присутствующими в водной среде. Этим раствором пропитывается слой подходящего пористого материала, например целлюлозы, ацетилцеллюлозы, поливинилхлорида и т. д. (толщина слоя составляет 100—200 мкм, а размеры пор 10—100 нм), который должен быть проницаемым для всех ионов [216, 218]. Селективность мембранного электрода зависит в первую очередь от свойств органического реагента [216], который образует ионные ассоциаты или иные комплексные соединения с ионами, проходящими в мембрану из водного раствора. Несколько меньший эффект наблюдается в случае растворителя, для которого в контакте с водной фазой устанавливается равновесное распределение по типу жидкость — жид- [c.388]

Избирательность катионитов заметно изменяется, если заменить воду другим растворителем или если использовать смешанный водно-органический растворитель. Еще много лет назад при обмене на алюмосиликатах было замечено, что различие в сорбируемости ионов щелочных металлов уменьшалось при добавлении спирта в спиртовой среде натрий сорбировался почти так же, как калий, хотя в воде он сорбировался значительно меньше. Тогда это объясняли уменьшением гидратации ионов, и до сих пор такое объяснение не потеряло своей силы. В соответствии с поляризационной теорией ионообменной избирательности [c.201]

Все рассмотренные выше основные характеристики ионообменных процессов относятся к взаимодействиям, протекающим в водной среде. Практическое использование смеси катионитов и анионитов для очистки смешанных водно-органических растворов обусловливает необходимость выявления особенностей и установления некоторых зависимостей при обмене ионов в этих растворах. Однако ограниченность теоретического и экспериментального материала позволяет установить только качественную связь между некоторыми константами растворителя, кинетикой процесса и равновесным распределением ионов. Иониты в смешанном слое до сих [c.27]

Ионообменная хроматография основана на обмене между ионами, находящимися в растворе, и ионами некоторых поглотителей, называемых ионитами. Примерами таких веществ могут служить сульфированный уголь, полиметакриловая кислота, продукты конденсации различных замещенных фенолов и амино-фенолов с формальдегидом и др. Многие иониты применяются как Б водной среде, так и в органических растворителях. Перед употреблением их измельчают и подвергают очистке, для этого последовательно обрабатывают ионит кислотой и щелочью. Полученный чистый и сухой ионит суспендируют в воде и наполняют им хроматографическую колонку, как указано выше (стр. 76). Через эту колонку пропускают раствор исследуемой смеси со скоростью [c.80]

Набухший в воде ионит находится в состоянии динамического равновесия со средой. Вода проникает в него из окружающего раствора и уменьшает концентрацию обмениваемых групп и противоионов. Однако, поскольку скелет ионита, т. е. пространственная сшитая структура, нерастворим, процесс растворения достигает лишь стадии ограниченного набухания. В случае органических ионитов с эластичной структурой обе эти тенденции обусловливают появление давления набухания. Если в раствор добавляют новый электролит, то новые и уже присутствующие в системе ионы перераспределяются между этими двумя фазами в соответствии с правилами доннановского-равновесия, т. е. в условиях термодинамического равновесия система должна оставаться электронейтральной. Обмен ионами одинакового заряда А и В (индексы г и о соответствуют иониту и водной фазе) описывается выражением [c.238]

Ионный обмен больших органических ионов (в основном анти- биотиков) изучали, главным образом, в водной среде. Показано [7], что в этом случае диффузия в ионите замедляется, а количество поглощенных больших ионов становится меньше полной об- [c.226]

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]

Теория и практика ионного обмена подробно рассмотрены в соответствующих руководствах и обзорах [50—52]. Как и при экстракции, концентрирование при ионном обмене заключается в перераспределении примесей между водной и твердой органической фазами (хотя и по разным мехаиизмам), поэтому одной из основных характеристик процесса также является коэффициент распределения. Однако, учитывая большую зависимость набухаемости ионитов от состава водной фазы, при расчете этого коэффициента используют концентрацию примесей в воздушно-сухом ионите. В литературе приведены многочислевные данные о значениях коэффициентов распределения при ионном обмене, однако при разработке конкретных методик анализа практическое значение этих результатов весьма невелико. Дело в том, что эти данные были получены при сорбции индивидуальных ионов из чистых растворов кислот (или кислотно-органических., смесей) на катионитах в Н-форме или анионитах в форме соответствующего аниона кислоты. При проведении анализа реальных образцов, переведенных в растворенное состояние, образуется среда сложного состава, включающая различные ионы макрокомпонентов и примесей, так что в данном случае коэффициент распределения представляет формальную величину,, рассчитанную по определенным правилам. Более целесообразным для характеристики ионообменного концентрирования является использование фактора выхода. [c.54]

Присутствие урана в почве может объясняться как загрязнением, так и естественными причинами. Следы урана часто встречаются в поверхностных и грунтовых водах, в почве и в горных породах. В высшем состоянии окисления (VI) уран образует растворимые соединения, которые легко переносятся водой и токсичность которых невелика. Поведение урана в окружающей среде и аналитические методы, применяемые для его определения, описаны в работах Коркича [21, 22], который разработал высокоэффективные и селективные методы выделения следов этого элемента из почвы, воды и горных пород. В этих методах используется как ионный обмен, так и экстракция органическими растворителями. Например, уран экстрагируют трибутилфосфатом вместе с железом, медью и другими металлами из 6 Л1 раствора НС1. Экстракт смешивают с метилцеллозольвом и разбавленным водным раствором НС1 до получения гомогенного раствора и пропускают его через колонку с анионообменной смолой. Железо, медь и другие" металлы в этих условиях образуют незаряженные ионные пары и не сорбируются смолой. Уран сорбируется и затем селективно элюируется 1 М раствором НС1. [c.366]

Десорбция алкалоидов спиртовым раствором аммиака (т.е. в щелочной среде) согласно типовой схеме не всегда оптимальна. Это объясняется неустойчивостью некоторых алкалоидов в щелочной среде. При этом наблюдались значительно меньший выход готовых продуктов и ухудшение их качества. Это происходило при разработке ионообменного способа выделения сальсолина и сальсолидина из солянки Рихтера с использованием катионитов КУ-1 и КУ-2 [19]. Выход алкалоидов был невысок, т.к. сальсолин очень быстро разлагался в спиртово-аммиачной среде. Исследования по сорбции и десорбции алкалоидов сальсолина и сальсолидина на других катионитах показали, что десорбция этих алкалоидов из катионитов КУ-1 и КУ-2 растворами аммиака в спиртово-водных смесях и смесях органических растворителей проходит не полностью, и получаемые вещества содержат много продуктов разложения [20]. Эти затруднения были устранены путем десорбции алкалоидов раствором соляной кислотьт в спирто-водной среде при нагревании до 50—бО С. В качестве сорбента был использован полимеризационный гелевый катионит КУ-2-8, так как коэффициент избирательности при обмене иона сальсолина на ион водорода, [c.207]

Степень селективности сорбции иа ионите может изменяться также при употреблении смешанного водно-оргаиичеокого или чистого органического растворителя для приготовления внешнего раствора. Обычно для этой цели применяются низшие спирты, ацетон и диоксан. Такое изменение природы растворителя влияет также на набухание и обменную емкость ионита. Неводная или частично водная среда оказалась удовлетворительной преимущественно для разделения щелоч1ных металлов яа атионитах. В тех же случаях, когда анионные комплексы сорбируются на анионитах, значение Dm, как правило, увеличивается с ростом доли органического растворителя в смеси это позволяет снизить количество комплексообразователи в растворе, применяющемся для сорбции. [c.258]

В неводных средах могут образоваться я-связи с функциональными группами на полярных сорбентах. Полярные неэлектролиты, например сахара, гликоли сорбируются ионитами из спирто-водных смесей и значительно поглощаются катионитами и анионитами. Фаза ионита как более полярная среда обогащается полярным электролитом, например глюкозой. Глюкоза и глицерин взаимодействуют с находящимися в ионите противоионами и коионами. Можно выделять и хроматографически разделять неэлектролиты на ионитах. Слабо полярные вещества органические кислоты, фенолы, эфиры, углеводороды, кетоны—из растворов в смесях метанола или уксусной кислоты с водой сорбируются ионитами хуже. Проникновение электролита в фазу ионита усиливается при добавлении к воде растворителя с низкой полярностью. Коэффициент избирательности возрастает при переходе от воды к органическому растворителю, например при обмене гидроксония на натрий в смеси воды с метанолом. То же происходит в водно-ацетоновых растворах. Поглощение хлорид- и бромид-ионов ионитом в нитратной форме увеличивается из смесей воды с метанолом, этанолом, ацетоном. В растворе нитрата иода в этаноле на катионите происходит обмен ионов гидроксония на положительно заряженные ионы иода. В воде этого наблюдать нельзя, так как нитрат иода гидролизуется. [c.73]