Ионный обмен изотерма обмена

Количественно закономерности обменной адсорбции ионов можно характеризовать уравнением обменной адсорбции, выведенным ранее (10), с учетом того, что обменивающиеся ионы могут иметь различную валентность. Б. Н. Никольский (1939) вывел следующее уравнение, описывающее обменную адсорбцию ионов (уравнение изотермы обменной адсорбции) [c.198]

Изотерма адсорбции, получаемая экспериментально, представляет собой (при разных температурах для одного вещества или для разных веществ при одной и той же температуре) кривую Ленгмюра (моно-молекулярная адсорбция) или s-образную кривую (полимолекулярная адсорбция), или прямую линию (простое распределение по закону В. Нернста). А. В. Раковским и С. М. Липатовым была изучена ионообменная адсорбция. Этот процесс происходит в гетерогенной среде на границе раздела раствор — ионит. В качестве ионитов берут многие твердые, практически не растворимые в воде и органических растворителях материалы, способные к ионному обмену. Практически наиболее важны иониты, состоящие из высокомолекулярных соединений с сетчатой или пространственной структурой (см. рис. 95). [c.518]

Ф. Гельферих показал что заимствованное из теории дистилляции понятие эффективной теоретической тарелки ( 2) можно использовать для расчетов разделения при ионном обмене на колонках. Для элюентной хроматографии малых количеств веществ и при предположении прямолинейности изотермы ионного обмена им выведены следующие уравнения, позволяющие рассчитать форму выходной кривой [c.181]

Ионный обмен можно представить в виде изотермы адсорбции одного или второго иона. Вывод уравнения изотермы ионного обмена аналогичен выводу уравнения для молекулярного обмена. Разница состоит лишь в том, что для изотермы ионного обмена концентрацию необходимо выразить в эквивалентных долях [c.171]

Как и следовало ожидать, уравнение изотермы ионного обмена ( И.135) аналогично изотерме адсорбции из бинарных растворов (111.97). Графическое изображение и их анализ также подобны (см. рис. П1. 15). Фактически полное подобие будет в том случае, если рассматривать адсорбцию из растворов двух растворенных веществ в растворителе. Соотношение (III. 135) не учитывает наличия растворителя. При ионном обмене, как уже отмечалось, не изменяется общая ионная концентрация в фазах (в эквивалентах). Таким образом, полная изотерма ионного обмена является поверхностью ОВВ О ), по ширине которой (координата 00 ) откладывается общая концентрация раствора (рис. III. 24). Уравнение (111.135) отражает сечение поверхности изотермы прн данной общей концентрации раствора. В зависимости от последней несколько изменяется коэффициент обмена. [c.172]

Первичные процессы молекулярной адсорбции при хроматографии подчиняются уравнениям адсорбционной изотермы Лангмюра или Фрейндлиха (см. стр. 94—95), а первичные процессы при ионном обмене — уравнению Никольского [c.128]

Процесс адсорбции мицеллярных ПАВ на границе полярная твердая поверхность — жидкость имеет особенности, отличающие его от адсорбции на границе жидкость — газ. (В случае неполярной поверхности в водном растворе адсорбция ПАВ с ориентацией неполярной цепью к поверхности протекает аналогично адсорбции на границе раздела вода — воздух или вода— масло). Так, для заряженной поверхности в растворе, содержащем поверхностно-активные противоионы, первой стадией адсорбции будет ионный обмен между противоионами поверхности и ПАВ (электростатическое взаимодействие твердое тело — ионы ПАВ), в результате чего поверхность покроется слоем ионов ПАВ, ориентированных полярной группой к твердой, неполярной — к жидкой фазе. В дальнейшем с ростом концентрации ПАВ происходит мицеллообразование на поверхности ТЖ (например, бислойных мицелл, где углеводородные цепи будут ориентированы внутрь мицеллы, а полярные головки — в сторону раствора). Такому механизму адсорбции соответствует двухступенчатая изотерма, в которой первое плато соответствует в первом приближении ИЭТ (нейтрализация зарядов поверхностных групп), а второе —ККМ. [c.360]

Установлено, что ионный обмен в концентрированных растворах направлен в сторону увеличения содержания в жидкой фазе более растворимой соли. Точки состава растворов располагаются на кривой, обращенной вогнутостью к оси исходной соли в случае влажного катионита и к изотерме растворимости в случае сухого катионита. Очевидно, предельными точками этих преобразований будут фигуративные точки воды и эвтоники. Полагая вероятным аналогичное течение процессов с Be-, Mg-, Sr-, Ва-катионитом и растворами щелочных хлоридов, следует отметить, что диапазон изменений концентраций в жидкой фазе определяется границами водного угла системы из двух солей с общим ионом, что может служить определенным критерием для выбора мембраны и условий ее работы. [c.86]

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]

Из сопоставления рис. 1 и-2 следует, что предельная величина кислотности оказалась различной для образцов, отравленных ионами Li и Na. Это различие связано, по-видимому, с экранирующим влиянием больших по размеру ионов Na. Чтобы исключить это влияние и ближе подойти к истинному значению предельной кислотности, в дальнейших расчетах были использованы опытные данные, полученные при обмене с ионами лития. Интересно отметить, что обгонная кислотность, определенная из рис. 1 методом экстраполяции, совпадает с величинами максимальной обменной адсорбции этих же образцов, вычисленными нами по уравнению изотермы обменной адсорбции Е. Н. Гапона [26]. [c.86]

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]

Равновесная точка лежит на изотерме обмена данной пары ионов и характеризует обменную емкость в момент равновесия. [c.31]

Рис. 5-11. Различные типы изотерм — при ионном обмене.

Рассмотрим одно-одновалентный обмен, для которого справедлива изотерма ионного обмена, постоянство обменной емкости и эквивалентность ионного обмена по аналогии с уравнениями (4. 21)-(4. 23) [c.157]

Нами не рассматривались теории, базирующиеся на модельных представлениях о двойном электрическом слое, поскольку беглое изложение этого вопроса имеется во многих книгах по ионному обмену и физической химии полимеров, а также статистические уравнения изотермы ионного обмена. [c.10]

Уравнение изотермы ионного обмена (2) отражает закон действующих масс в ионном обмене. Кроме этого, при ионообменной сорбции должен соблюдаться также закон эквивалентности обмена, согласно которому [c.130]

Подчеркнем, что учет при бинарном ионном обмене четырех компонентов — резинатов и сольватированных противоионов в растворе — при введении и обосновании уравнения изотермы ни в какой мере не исключает возможности независимого анализа трехкомпонентных подсистем для ионита и раствора. [c.83]

Поскольку процесс ионного обмена подчиняется определенным стехиометрическим соотношениям, вполне естественно, что термодинамически его можно рассматривать как некоторый частный случай гетерогенных химических процессов. Последовательное применение такого подхода приводит к распространению на ионный обмен уравнения изотермы-изобары химической реакции, определяющего дифференциальное сродство процесса, и его следствия — закона действующих масс. [c.75]

Конформационная изменчивость сетчатой структуры при ионном обмене, например при титровании ионитов, уже рассматривалась ранее в гл. 3 как независимое явление. Еще раз возвращаясь к уравнению изотермы ионного обмена (3. 18), можно отметить его универсальность для рассмотрения одной определенной системы ионит— раствор в случае бинарного ионного обмена. [c.83]

Систематические исследования влияния химической природы матрицы и сшивающего агента на изотерму сорбции водяных паров отсутствуют. Замечено, что на нее влияет гидрофильность матрицы ионита и сшивающего агента (наличие гидрофильных групп, непосредственно не участвующих в ионном обмене). Отмечено [40, 41], например, что присутствие фенольных групп в сульфокатионитах при всех значениях а приводит к заметной дополнительной сорбции воды в расчете на 1 г-экв сульфогрупп. [c.33]

Исторически сложилось так, что первые попытки количественного описания ионообменного равновесия относились к неорганическим ионитам — главным образом, алюмосиликатам. Можно отметить целый ряд эмпирических и полуэмпирических уравнений, попытки применить закон действующих масс или уравнение изотермы адсорбции газов — в зависимости от взглядов на ионный обмен (химическую реакцию двойного обмена, идущую во всем объеме частицы ионита, или обменную адсорбцию, идущую на поверхности частицы). Из этих эмпирических уравнений следует отметить уравнение Ротмунда и Корнфельд [240] [c.189]

Кроме распределения в процессе хроматографического разделения веществ на бумаге при определенных условиях могут иметь место адсорбция и ионный обмен. При проведении опыта по распределительной хроматографии адсорбцию и ионный обмен стремятся подавить теми или иными приемами. Тогда разделение веществ осзпществляется по чисто распределительному механизму, который описывается линейной изотермой, вследствие чего положение зон на хроматограмме не зависит в широких пределах от количества вещества. [c.359]

При сорбции на ионитах часто наряду с ионным обменом возникают и различного рода взаимодействия между растворенным веществом и сорбентом, например, физическая сорбция. Но при снятии изотерм определяют суммарное поглощение. [c.290]

Ряд последовательных преобразований уравнений изотерм лигандной сорбции привел Гельфериха к конечному выражению лигандообменного фактора разделения аналогичного таковому в ионном обмене [c.18]

Изотермы адсорбции анионных ПАВ на оксиде алюминия при pH, отвечающих положительному потенциалу поверхности, имеют три участка [11 —13, 18]. При низких равновесных концентрациях ПАВ адсорбция их ионов обусловлена преимущественно обменными [c.71]

Равновесие при ионном обмене. Состояние равновесия пр1г ионном обмене обычно изображается графически в виде изотермы равновесия. Изотерма равновесия является важной характеристикой при ионном обмене. Она дает возможность судить о равновесной обменной емкости ионита и его селективности. При расчете ионообменных колонн изотермой равновесия пользуются для определения средней движущей силы процесса массообмена при ионообменной сорбции. [c.387]

При обмене разновалентных или одновалентных ионов константа изотермы обмена определяется физическими свойствами ионита и обменивающихся ионов, а в случае разновалентных ионов зависит от полной емкости ионита и от концентращ1и внешнего раствора, изменяя которую, можно изменить сродство ионита к обменивающимся ионам. [c.188]

Достижение более полного извлечения веществ из исходного раствора даже при весьма низкой их концентрации. В отличие от распределения, константы равновесия которого теоретически не зависят, а практически являются линейной функцией концентрации, зависимость величины коэффициентов адсорбции от концентрации, в особенности в водной фазе, нелинейна из-за выпуклости изотермы адсорбции. Поэтому достигается значительная величина адсорбции, а следовательно, и степень концентрирования даже при низких концентрациях вещества в исходном растворе. При ионном обмене это связано с тем, что органических ионов намного больше К й. не-орга точеских ионов. При проведении сорбции в динамических условиях это позволяет резко сократить габариты аппаратуры. [c.204]

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]

Исследование механизма сорбции фенола этим анионитом показало, что в основе его лежит процесс комплексообразования, а не ионный обмен. Исследование механизма сорбции ванилина анионитом МВП-3 и расчет термодинамических функций этого процесса позволили разработать промьпиленный способ выделения ванилина из производственных растворов [35]. Была исследована также сорбция различных производных фенола (гваякола, бензальдегида, ванилина, салицилового а пттдрида) с помощью этого анионита из водных и спир-то-водных растворов [16]. Изучено также влияние их строения и положения заместителей на величину сорбции. Изотермы сорбции исследованных соединений (кроме гваякола) имели вид изотермы сорбции Лэнгмюра. Установлено влияние на сорбцию и ее избирательность меж и внутримолекулярных водородных связей. [c.212]

Отношение, стоящее в правой части,— это тангенс угла наклона изотермы, постоянный при ее линейности, и в этом диапазоне концентраций отношение / V j,= onst. Именно это отношение является показателем емкости сорбента в динамических условиях, а не величина т / (в мг/см сорбента), как в ионном обмене. При использовании отношения создается неверное [c.204]

Для понимания причин и факторов, определяющих избирательность различных сорбентов, необходимо физико-химическое рассмотрение процессов, происходящих при ионном обмене. Как известно, количественное изучение ионообменного равновесия привело к различным уравнениям, которые описывают зависимость между концентрацией ионов в растворе и в ионите. Вначале это были полуэмнирические уравнения, типа изотермы адсорбции Фрейндлиха, а также уравнения Лэнгмюра. Позже появились более стройные теории, объясняющие равновесные ионообменные процессы с позиций мембранного равновесия или закона действия масс. [c.407]

В рассмотренных выше работах исследовался ионный обмен на минералах. Молекулярная адсорбция органических веществ на горных породах изучалась В. Т. Быковым и другими с целью охарактеризовать адсорбционные свойства пород. На рис. 11 представлены изотермы адсорбции гомологического ряда спиртов из гексана на разло кенном пепловом туфе. С увеличением размеров молекул адсорбируемого вещества адсорбция падает, что связано с уменьшением числа доступных длгя сорбции пор. [c.70]

Избирательное поглощение одного или группы веществ в сорбционной колонке протекает по законам динамики, описанным для фронтального процесса. Решающим фактором в дополнение к избирательности является образование резкой границы фронта зоны сорбируемого компонента. Если кинетическому размыванию зоны не противопоставляется равновесное обострение, то поглощающийся компонент начинает очень быстро проскакивать через колонку задолго до ее насыщения этим веществом. При механизме обострения и удачном выборе кинетических параметров (скорость протекания раствора, размер зерен сорбента и др.) проскок сорбируемого вещества начинается лишь после того, как большая часть колонки будет насыщена этим компонентом по отношению к исходному раствору. При ионном обмене, как было показано [8] при анализе системы уравнений тина (1) и уравнения изотермы ионного обмена (4), образование резкой границы хроматографической зоны при обмене равновалентных ионов наблюдается в том случае, когда константа обмена поглощаемого и вытесняемого ионов больше единицы (первый ион — вытеснитель). В случае обмена ионов разной валентности условие обострения границ зон ионов определяется неравенством [c.118]

Эквивалентный ионный обмен в кислотной среде (при pH р я,) изучен для ряда аминокислот и пептидов с использованием изотермы эквивалентного ионного обмена. Представленные на рис. 3.51 зависимости коэффициентов избирательности ионного обмена от мольной доли аминокислоты (глицина) и динептида (глицилфенил-аланина) в ионите показывают, что для аминокислоты коэффициент избирательности мал и незначительно меняется при увеличении количества противоионов в ионите. Это позволяет рассматривать [c.139]

Сложная задача многокомнонентной динамики ионного обмена может быть значительно упрощена для анализа бинарного ионного обмена [322]. Рассмотрим вначале обмен равновалентных ионов. Эквивалентный ионный обмен при постоянстве обменной емкости ионита для бинарного ионного обмена позволяет представить изотерму ионного обмена в форме зависимости количества сорбиро- [c.151]

Для рассмотрения динамики ионного обмена с участием разновалентных ионов необходимо найти вид динамической изотермы на основе совмещения уравнений изотермы ионного обмена, постоянства обменной емкости и эквивалентного ионного обмена. Такое совмещение нри обмене разновалентиых ионов приводит к соотношению [c.154]