Сущность процесса ионного обмена

Для опреснения морской воды успешно используется также ионный обмен, сущность которого поясняется с помощью рис. 12.13, Стоимость процесса определяется в основном расходом механической энергии на прокачивание воды [c.510]

Такой процесс был развит на основе искусственно приготовленных ионообменных смол, созданных по прототипу природных ионообменников. Сущность процесса состоит в обмене ионами водной фазы и фазы твердого обменника, часто обозначаемом термином сорбция — десорбция, подчеркивающим фиксацию ионов на определенное время на смоле. В кинетическом смысле ионный обмен протекает чрезвычайно быстро (если не учитывать иногда замедляющего влияния диффузии ионов от раствора к обменивающим группам и обратно), н в этом уже заложено требование многократности повторения элементарных актов. [c.94]

Обезжелезивание воды производится несколькими методами аэрированием, коагулированием, известкованием и катионированием. Сущность процесса обезжелезивания воды аэрированием и известкованием состоит в переводе-двухвалентного железа в трехвалентное и образовании гидрата окиси же леза, выпадающего в осадок. В случае коагулирования происходит сопряженное осаждение гидрата окиси железа и гидроокиси алюминия. Обезжелезивание катионированием основано на обмене подвижных ионов катионита на содержащиеся в воде ионы железа. [c.479]

Катализ ионитами, развившийся в самостоятельную область знания в 40-х гг. нашего века [377], занимает пограничное положение между науками о катализе и об ионитах. Интерес к этой области весьма велик, что нашло отражение в потоке публикаций и в широком внедрении нового типа катализаторов в промышленность. Уровень развития катализа ионитами привел и к изменению названия этой области по предложению Полянского [377] вместо бытовавшего ранее термина ионообменный катализ [378, первая ссылка], вполне обоснованно начали пользоваться термином катализ ионитами , что гораздо лучше отражает физическую сущность процесса, поскольку ни на одной стадии катализа обмен ионами не происходит. [c.312]

Лишь в начале XX века были проведены классические исследования процессов ионного обмена, которые можно рассматривать как первые попытки применить ионный обмен в промышленных целях [185—187]. В этих исследованиях, посвященных проблеме умягчения воды и обработке сахарных сиропов, применялись природные и синтетические алюмосиликаты. Многочисленные исследования в начале XX века были сделаны также в области выявления сущности процессов обмена на глинах, почвах и других силикатах. Были проведены обширные исследования влияния коллоидной природы различных силикатов на ионный обмен на них [188, 193, 194, 248, 348, 360, 452, 532, 534, 586, 590—602, 605]. Однако только последующие исследования кристаллических структур слюд и глин и других ионитов позволили установить зависимость свойств ионитов от кристаллической структуры и внесли большую ясность в представления о ионообменных процессах [13, 40, 43, 84, 135, 140, 155, 158, 189, 191, 195, 200, 213, 238, 250, 251, 268, 269, 272, 281, 333, 343, 369, 385, 413, 414, 531]. [c.6]

Способность взаимодействующих групп связываться с данным ионом в разбавленном растворе будет сильно возрастать, если две или большее число таких групп входят в состав структуры макромолекулы или хелатного агента. Соединение иона с одним или несколькими лигандами связано с ограничением подвижности взаимодействующих молекул, что проявляется в отрицательной энтропии ассоциации. Если эти изменения подвижности уменьшить, объединив группы в одну молекулу в исходном состоянии, то потери энтропии при соединении с ионом будут уменьшены и образование комплекса облегчено. Это есть сущность процесса хелатообразования. В качестве иллюстрации рассмотрим обмен молекул этилендиамина и метиламина в координационной сфере иона кадмия [схема (7)]. [c.288]

Сущность процесса обезжелезивания воды аэрированием и известкованием состоит в переводе двухвалентного железа в трехвалентное и образовании гидрата окиси железа, выпадающего в осадок. В случае коагулирования происходит сопряженное осаждение гидрата окиси железа и гидроокиси алюминия. Обезжелезивание катионированием основано на обмене подвижных ионов катионита на содержащиеся в воде ионы железа. [c.418]

Такой процесс называют ионным обменом. В сущности, это самопроизвольный и обратимый обмен между твердой фазой и раствором, при котором не происходит изменений в структуре твердого тела. Так как сорбционная система твердая фаза — раствор в любой момент должна быть электронейтральной, то обмен ионов происходит в эквивалентных стехиометрических соотношениях. Он протекает до установления равновесия, при котором сорбент и раствор содержат ионы в определенных количественных соотношениях. [c.64]

В обменных реакциях, протекающих в растворах электролитов, наряду с недиссоциированными молекулами слабых электролитов, твердыми веществами и газами участвуют также находящиеся в растворе ионы. Поэтому сущность протекающих процессов наиболее полно выражается при записи их в форме ионно-молекулярных уравнений. В таких уравнениях слабые электролиты, малорастворимые соединения и газы записываются в молекулярной форме, а находящиеся в растворе сильные электролиты — в виде составляющих их ионов. Например, уравнения реакций нейтрализации сильных кислот сильными основаниями [c.146]

При адсорбции слабых электролитов (например, органических кислот) не обнаруживается различий по сравнению с неэлектролитами. Растворенное вещество адсорбируется в виде молекул, поэтому этот процесс называется молекулярной адсорбцией. При наличии сильных электролитов наблюдается обменная адсорбция, сущность которой состоит в том, что адсорбент поглощает из раствора ионы одного знака — катионы или анионы. Для сохранения электронейтральности поглощение сопровождается переходом из адсорбента в раствор эквивалентного количества других ионов того же знака. [c.290]

Гидролитическая адсорбция. Освобожденный от золы и газа уголь адсорбирует из водных растворов электролитов только растворитель и не адсорбирует ионы растворенных солей. Такой уголь не изменяет реакцию среды растворов электролитов. Если же уголь содержит адсорбированный кислород или водород, то в растворах электролитов наблюдается своеобразная обменная адсорбция, приводящая к резкому смещению реакции среды в кислую или щелочную сторону. Сущность протекающих здесь процессов была выяснена А. Н. Фрумкиным с сотрудниками (1927—1930). [c.253]

Природная вода с небольшой жесткостью или- после грубого умягчения наиболее эффективно может быть умягчена и также обессолена методом ионного обмена. Сущность этого метода заключается в том, что некоторые твердые труднорастворимые минеральные и органические вещества способны извлекать из растворов одни катионы или анионы в обмен на содержащиеся в них другие. Для поглощения из воды ионов Са +, Mg +, Fe + применяют катиониты— сульфоуголь или высокомолекулярные смолы, содержащие активные группы с ионами Н+, Na+ или NHt. Процессы катионного обмена могут быть представлены следующими уравнениями [c.330]

Сущность процесса ионного обмена. В середине XIX в. было открыто свойство почв обменивать в эквивалентных количествах входящие в их состав ионы на дрз гие ионы, содержащиеся в почвенном растворе. Способность к ионному обмену была позднее открыта и у некоторых природных алюмосиликатов (глауконитов, бентонитов). Первый искусственный минеральный ионообменный материал был получен в начале XX в., но из-за малой механической и химической стойкости и недостаточно высокой способности к ионному обмену он не нашел широкого применения в практике. Несколько позднее обработкой бурых углей серной кислотой был получен сульфоуголь, обладающий способностью к обмену катионов. Первый полимерный ионообменник, синтезированный Адамсом и Холмсом в 1935 г., положил начало большому количеству работ по синтезу новых ионообменных материалов, по изучению их свойств и применению в различных отраслях хозяйства. Наиболее ши Уоко используются ионообменные материалы в практике подготовки природных и очистки производственных сточных вод. Природные, искусственные и синтетические материалы, способные к обмену входящих в их состав ионов на ионы контактирующего с ними раствора, называются ионитами. Иониты, содержащие подвижные катионы, способные к обмену, называются катионитами, а обменивающие анионы — анионитами. Наибольшее практическое значение для очистки воды имеют органические полимерные иониты, которые являются полиэлектролитами. В этих соединениях одни ионы (катионы или анионы) фиксированы на углеводородной основе (матрице), а ионы противоположного знака являются подвижными, способными к обмену на одинаковые по знаку заряда ионы, содержащиеся в растворе. [c.80]

Правильный в экономическом отношении расчет комбини-. рованной схемы может быть произведен только при учете взаимного влияния электродиализной установки и установки ионного обмена при их совместной работе. Сущность этой связи можно пояснить на таком примере (рис. 55). Вода с расходом 300 м /ч и солесодержанием 800 мг/л проходит электродиализные аппараты, где частично обессоливается и затем поступает на ионообменную установку (ИОУ). Если принять малую степень обессоливания электродиализом, то расход смол, реагентов и воды на собственные нужды ИОУ будет высоким и, следовательно, ИОУ будет приводить к большей себестоимости обессоливания 1 м воды. И наоборот, чем выше степень обессоливания электродиализом, тем меньше будет себестоимость фильтрата. Иначе говоря, себестоимость обессоливания воды ионообменным способом зависит от степени обессоливания ее методом электродиализа, уменьшаясь с увеличением последней. С другой стороны, с увеличением степени обессоливания увеличивается расход электроэнергии на ведение процесса и, следовательно, увеличивается себестоимость обессоливания воды электродиализом. Таким образом, снижение исходного солесодержания методом электродиализа оказывает непосредственное влияние на себестоимость обессоливания воды по схеме электродиализ— ионный обмен . [c.144]

Большое практическое значение имеет основанный на ионном обмене процесс деминерализации воды. Сущность его заключается в следующем. Солевой раствор или вода, предназначенная для деминерализации, обрабатывается одновременно катионитом в Н+-форме и анионитом в ОН -Лорме. В результате обмена на катионите в растворе появятся Н -ионы [c.356]

Сущность ионного обмена заключается в использовании способности некоторых специальных материалов (ионитов) изменять в желаемом направлении ионный состав примесей воды. Процесс ионного обмена существенно отличается от процесса адсорбции тем, что если при адсорбции происходит лишь накопление вещества, сорбируемого из раствора на поверхности какого-либо материала, то при ионном обмене сорбция из раствора ионов одного вида обязательно сопровождается переходом ранее сорбированных ионов другого вида в раствор. Таким образом, при ионном обмене ионы одного вида заменяются ионами другого. [c.78]

Подобное единообразие в толковании сущности реакций между неорганическими веществами пока отсутствует. Самые широкие обобщения такого рода дает теория кислот и оснований Усановича [6]. Связывая электронный обмен с отщеплением или соответственно с присоединением ионов, она обнаруживает внутреннюю взаимосвязь между процессами протолиза, осаждения и растворения, комплексообразования и окисления — восстановления. В конечном счете эта обобщающая теория исходит из рассмотрения координационных свойств участвующих в реакции частиц и предлагает силу кислот и оснований оценивать по соответствующему ионному потенциалу. [c.47]

Адсорбция слабых электролитов (например, органических кислот) большей частью не обнаруживает различий по сравнению с неэлектролитами. Растворенное вещество адсорбируется в виде молекул, поэтому этот процесс называют молекулярной адсорбцией. Адсорбция сильных электролитов сопровождается рядом новых явлений, связанных с зарядами свободных ионов. Наряду с эквивалентной адсорбцией обоих ионов наблюдаются специфические различия в адсорбируемости ионов. Одним из проявлений этой специфичности является обменная адсорбция. Сущность обменной адсорбции заключается в том, что адсорбент поглощает из раствора ионы одного знака, т. е. катионы или анионы, причем для сохранения электронейтральности поглощение сопровождается переходом из адсорбента в раствор эквивалентного количества других ионов того же знака заряда или образованием ионов при взаимодействии поверхности с раствором. Так, адсорбция на угле неорганических нейтральных солей (Na I, K l, KNO3 и др.) сопровождается подщелачиванием, т. е. по преимуществу адсорбируются анионы, а для сохранения электронейтральности раствора в него поступают ионы ОН". Такая адсорбция нейтральных солей получила название гидролитической адсорбции. [c.291]

Обмен водород — дейтерий. Молинари и Парравано [1171 недавно провели интересное исследование реакции обмена Н —Оз на окисноцинковых катализаторах, у которых дефектная структура изменялась добавкой ионов другой валентности. Реакция изучалась при температурах от О до 200°. Добавление к 2пО приводило к уменьшению п-характера окисла и к уменьшению активности для обмена Н,—Оз, в то время как добавка 0а20д или А12О3 вызывала повышение как п-характера, так и каталитической активности. Такого рода эффект можно ожидать, если лимитирующей стадией реакции является хемосорбция водорода. Было также установлено, что перед употреблением катализатор необходимо активировать нагреванием в водороде при 350° С или в вакууме при 450° С. Сущность этого процесса активации, возможно, состоит в постепенном обогащении поверхностных слоев междуузельными ионами цинка и квази-свободными электронами, а не в десорбции хемосорбированного кислорода с поверхности, как предполагают авторы. [c.531]

Следует еще указать на некоторые процессы, которые в большей или меньшей степени зависят от наличия К-ионов. Имеется ряд важных ферментов (фосфофераза пировиноградной кислоты, альдегиддегидрогеназа, трансацетилаза), которые активируются ионами калия, но подавляются ионами натрия. Факт, что жизнь высших растений так тесно связана с наличием К-ионов, заставляет предполагать, что калий имеет специфические функции в обмене веществ, но сущность этих функций еще не ясна. [c.285]

Митохондрии, суспендированные в растворе непроникающих веществ, ведут себя как прекрасные осмометры. Внутренняя мембрана, в сущности, непроницаема для молекул более крупного размера п для всех заряженных ионов. Вода, маленькие нейтральные молекулы (Ог и NH3, но не Н+, ОН" или NHI) и несколько проникающих анионов (С1- и ацетат , если нм сопутствуют катионы) могут самопроизвольно входить в матрикс или выходить из него. В принципе движение веществ внутрь матриксного пространства может осуществляться быстро, но происходит оно в основном как активный транспорт или облегченный обмен. Оба процесса совершаются с участием специфических высокоспециализированных белков. Такие белки называют носителями или транслоказами (разд. 11.3.2), большинство из них функционирует по типу антипорта, т. е. движение вещества через мембрану становится возможным только в обмен на какое-либо довольно специфическое вещество, имеющее тот же заряд, но двигающееся в обратном направлении, например ADP обменивается на АТР. Для транспорта с помощью транслоказы (носителя) не требуется никакой дополнительной энергии извне. По крайней мере одна из пары транспортируемых молекул, движение которой осуществляется по типу антипорта (обмена), должна двигаться вниз по значительному концентрационному градиенту. Следует отметить, что таким образом выход какого-либо основного компонента клетки по концентрационному градиенту, будь то через митохондриальную или плазматическую мембрану, может управлять движением идущего навстречу вещества против его градиента, т. е. совершать работу до тех пор, пока обе движущие силы не уравновесятся. На рис. 12.8 показано расположение нескольких участвующих в одной последовательности переносчиков. [c.422]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология