Сорбция и ионный обмен скорость

Ионообменная хроматография — сорбционный динамический метод разделения смесей ионов на сорбентах, называемых ионо-обменниками. При пропускании анализируемого раствора электролита через ионообменник в результате гетерогенной химической реакции происходит обратимый стехиометрический эквивалентный обмен ионов раствора на ионы того же знака, входящие в состав ионообменника. Ионообменный цикл состоит из стадии поглощения ионов (сорбции) ионообменником (неподвижной фазой) и стадии извлечения ионов (десорбции) из ионообменника раствором, который проходит через сорбент (подвижная фаза или элюент). Разделение ионов обусловлено их различным сродством к ионообменнику и происходит за счет различия скоростей перемещения компонентов по колонке в соответствии с их значениями коэффициентов распределения. [c.223]

При обмене с участием органических ионов в большинстве случаев и на большинстве ионитов процессом, определяющим суммарную скорость поглощения, является внутренняя диффузия. Поглощение ионов из растворов ионитами можно осуществлять при перемешивании последних с раствором (статический метод) или при пропускании раствора с определенной скоростью через слой ионита (динамический метод). Ионный обмен в динамических условиях подчиняется общим закономерностям динамики сорбции. Условия ионного обмена выделяемых ионов обычно выбирают такими, чтобы процесс динамической сорбции проходил с образованием стационарного фронта сорбции, т.е. тогда, когда справедливо уравнение динамики сорбции Шилова [c.197]

Основными процессами взаимодействия раствора с вмещающими породами являются сорбция, ионный обмен и хи.мические реакции. Уравнения кинетики этих процессов рассмотрены в главах IV. V. Мы можем написать уравнение кинетики в общем виде, без детализации процесса взаимодействия раствора с породами. В са.мом общем случае кинетика определяется концентрацией вещества в подвииаюй и неподвиншой фазах, констаитами скоростей 141 А. химических реакций раствора со средой ( 1,2.. . — число реакций), коэффициентами диффузии и скоростью потока. Математически эту зависимость можно записать в неявной форме [c.11]

Сорбция воды и набухание. Набухание ионитов играет важную роль в ионном обмене от него зависят такие факторы, как доступность ионогенных групп и скорость установления ионообменного равновесия. Изменение объема ионита — сжатие или расширение, связанные с сорбцией воды, необходимо учитывать при практическом применении ионитов при заполнении колонок, при переводе ионита из одной ионной формы в другую. [c.693]

Сорбция и ионный обмен являются типичными гетерогенными процессами. Общий перенос вещества между зерном сорбента и раствором можно разделить на следующие. стадии 1) диффузия сорбируемого вещества из объема к зерну сорбента, 2) диффузия в зерно, 3) процесс сорбции или обмена ионов, 4) диффузия образовавшегося в результате обмена вещества к поверхности зерна, 5) диффузия вещества в объем раствора. Многочисленные экспериментальные исследования сорбции (ионного обмена) показали, что скорости этих процессов обычно определяются диффузией. Поэтому сорбция (ионный обмен) может протекать в областях 1) внешнедиффузионной кинетики, когда скорость сорбции лимитируется диффузией вещества к поверхности сорбента, [c.12]

Коли в начальный момент времени на почве происходит обратимый ионный обмен, то он, без сомнения, протекает в диффузионной области кинетики. Не исключено, что, начиная с определенного времени, процесс переходит в кинетическую область (если механизм сорбции претерпевает изменение и приобретает необратимый характер, а скорость этого процесса становится меньше скорости диффузии). [c.91]

Другим примером явного влияния химического взаимодействия в жидкой фазе на кинетику сорбции может служить случай, когда диффундирующие частицы неравновесны между собой. Так, замедленная скорость диссоциации недиссоциированных форм должна замедлить обмен ввиду того, что только диссоциированная их часть может принимать участие в ионном обмене. Наблюдаться эти явления могут, например, при обмене в присутствии комплексонов. [c.80]

Г. М. Панченков пренебрегает продольной диффузией. Он показал, что послойный метод решения задачи динамики сорбции (хроматографии) совпадает со способом приближенного решения дифференциального уравнения материального баланса колонки совместно с уравнением изотермы адсорбции при помощи метода конечных разностей. В динамике сорбции одновременно имеют место два процесса 1) диффузионная доставка противоионов к зерну ионита и 2) доставка сорбируемых противоионов потоком подвижной фазы. Скорости внешней диффузии и потока могут находиться в различном соотношении или скорость внешней диффузии намного больше скорости подвода вещества потоком, или скорость внешней диффузии мала или сравнима со скоростью потока раствора. В первом случае ионный обмен (сорбция) определяется потоком. При решении задачи динамики равновесной сорбции послойным методом можно учитывать или внешнедиффузионную, или поточную кинетику. Для колонки, упакованной шарообразными зернами радиуса, [c.99]

Исследования обменной сорбции ионов из растворов при помощи органических ионообменных материалов показали, что скорость процесса обмена в случае разбавленных растворов и малых размеров зерен ионита лимитируется диффузией ионов через пленку жидкости на границе раздела ионит — раствор [1]. Это положение было подтверждено экспериментально как для обмена катионов, так и для обмена анионов. [c.11]

Ионообменный метод выделения лекарственных и биологически активных веществ обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами, например экстракционным. Одно из преимуществ заключается в исключительно высокой специфичности сорбции органических ионов сорбентами определенной структуры, в результате которой вещества, даже находящиеся в микроколичестве, полностью поглощаются ионитом, в то время как другие компоненты, находящиеся в растворе в гораздо большем количестве, не заде])живаются ионообменной смолой [ ]. Вместе с тем коэффициент диффузии сорбируемых ионов органических веществ в твердой фазе — ионите — обычно невелик, что приводит к ограничению скорости установления равновесия при ионном обмене. [c.142]

Однако, как показано в [13], такая попытка теоретически совершенно необоснована. Использование уравнения (1.17) при исследовании кинетики сорбции ионов вследствие комплексообразования в фазе ионита приводит к получению эффективных коэффициентов диффузии, представляющих собой определенную (неизвестную) комбинацию истинных коэффициентов диффузии. С подобными коэффициентами внутренней диффузии имеем дело при обмене крупных органических ионов [6, 13], а также в процессах ионного обмена, сопровождающихся комплексообразованием с противоионами ионита или лигандами раствора [112, 113]. При известных коэффициентах взаимодиффузии скорость обмена неоднородных ионов можно с удовлетворительной точностью описать уравнением Фика для обмена изотопов [114]. [c.88]

Хроматографическая промывка — процесс промывки колонки ионита или сорбента, при котором каждый иа разделяемых ионов образует узкую полосу в верхней части колонки и продвигается в низ колонки с различной скоростью, вследствие чего вымываемые ионы проходят в фильтрат от-деленными от других компонентов разделяемой смеси. Если наряду с ионным обменом наблюдается молекулярная сорбция каких-либо компонентов из разделяемой смеси веществ, то колонку промывают не только чистой водой (чистым растворителем), но и спирто-водными смесями или различными спиртами, например метиловым, этиловым, бутиловым, амиловым, подкисленными муравьиной, уксусной или соляной кислотами. [c.21]

Более высокая гидрофильность целлюлозных волокон по сравнению с синтетическими ионообменными полимерами, что обеспечивает повышение скорости диффузионных процессов при ионном обмене и, соответственно, повышение скоростей сорбции и десорбции. [c.161]

Хроматографическая промывка — процесс промывки колонки ионита или сорбента, бумаги, при которой каждый из разделяемых ионов образует узкую полосу в верхней части колонки и продвигается вниз с различной скоростью, вследствие чего вымываемые ионы или молекулы проходят в фильтрат отделенными от других компонентов разделяемой смеси. Если наряду с ионным обменом наблюдается молекулярная сорбция каких-либо компонентов, то колонку промывают не только чистой водой (чистым растворителем), но и спирто-водными смеся- [c.26]

При фильтровании через сульфоуголь предварительно очищенной сточной воды от флотации происходят два процесса — ионный обмен и сорбция. При этом происходит поглощение таких флотореагентов, как уайт-спирит и окисленный керосин. Скорость фильтрования принимают равной 3 м ч. [c.359]

Выходные кривые сорбции иона при пропускании водопроводной воды, содержащей 2,5 мг/л и 56 мг/л Са , приведены на рис. 50. Динамические опыты осуществлялись в ионообменных колонках диаметром 0,7 мм со скоростью пропускания 2,5 мл/мин при загрузке цеолита 5 г. Полученные данные находятся в хорошем соответствии с результатами исследования равновесий сорбции стронция. Образец из Ахалкалаки обладает наименьшей динамической обменной емкостью и проскок стронция наблюдается при пропускании первых порций раствора. Некоторые различия в положении выходных кривых на клиноптилолите из месторождений Дзегви и Ай-Даг определяются различиями в емкости и, вероятно, в скорости обмена. [c.154]

Первые полуколичественные определения скоростей обмена ионов на гранулированном фосфате циркония и окиси циркония показали [236, 26], что за быстрой начальной стадией сорбции следует более медленная стадия поглощения. Первая стадия соответствует обмену, протекающему на поверхности, а вторая — диффузии внутрь ионообменника. В растворах с концентрацией >10 н. скорость сорбции больших ионов уменьшается с ростом размера частиц и не зависит от скорости перемешивания раствора. Это указывает на то, что стадией, влияющей на скорость сорбции, является диффузия ионов внутрь твердой фазы. В растворах с концентрацией 10 н. на скорость сорбции оказывают влияние как размер частиц, так и скорость перемешивания раствора, следовательно, скорость обмена определяется скоростью диффузии частиц и скоростью диффузии в пленке жидкости. В этом отношении их поведение сходно с поведением органических смол [81]. [c.164]

Рассмотрим случай, когда скорость обмена ионов пропорциональна кон-.центрации реагента в растворе, что является наиболее простым и вероятным при обмене равновалентных ионов. Очевидно, что скорость сорбции будет пропорциональна не только концентрации реагента, находящегося в растворе в данный момент времени, но и величине поверхности минерала, занятой ионами А. Скорость десорбции будет пропорциональна концентрации ионов А в растворе и величине поверхности, занятой сорбированными в данный момент ионами В. Тогда [c.65]

В настоящее время отсутстнует теория, которая бы количественно учитывала влияние содержания влаги на скорость диффузии. Экспериментальные данные по диффузии во влажных породах, которые рассматриваются ниже (си. 16), позволяют сделать лишь качественные заключения. Теория диффузии, учитывающая сорбцию, ионный обмени химические реакции диффундирующих веществ с породами, будет развита в гл. VI. [c.38]

Связь между потоками противоионов в сочетании с действием электрического поля усложняет уравнение из-за введения перекрестных коэффициентов из термодинамики необратимых процеЬсов [59]. Еще более серьезное затруднение заключается в том, что коионы в ионите нарушают, по крайней мере в некоторой степени выполнение условий, определяемых уравнениями (5) и (6). Таким образом, упрощенное решение с помощью только одного простого дифференциального уравнения оказывается недопустимым. Кроме того, ионный обмен может сопровождаться сорбцией или десорбцией растворителя, не оказывающих прямого действия на поток протиПоионов, по косвенно влияющих на скорости, так как эти процессы вызывают изменения размеров зерен ионита и подвижности ионов. При создании количественной теории ионообменной кинетики предстоит еще большая работа по выяснению влияния сорбции или десорбции растворителя, [c.296]

Эффективная способность колонки зависит от заданных условий сорбции (размера зерен обменника, скорости потока, состава раствора, температуры и т.п.). Для сравнения величин эффективной емкости при разных условиях необходимо определять ионы при одном и том же значении с/сд. Эффективная емкость определяется как количество вещества, удерживаемое обменной колонкой при достижении выбранного сравнительного значения с/сд. [c.127]

Изучено влияние вязкости, отношения высоты слоя к диаметру аппарата (L/D) и скорости потока на процесс сорбции ионов Са2+, Mg2+ и других, а также ионов органических кислот из модельного глицерино-водного раствора в псевдоожиженном слое отечественных ионитов АВ-17, АН-2Ф, ЭДЭ-10П, КУ-1, КУ-2. Установлено, что при вязкости раствора 3—5 10" н сек1м и скорости потока 6,5 м1ч оптимальная величина отношения L/D находится в пределах 4—7. При этом обменная емкость указанных адсорбентов увеличивается на 25%, а скорость процесса повышается почти в 2 раза по сравнению с неподвижным слоем ионита [c.120]

Сорбция (ионный обмен) в динамических условиях может протекать наряду с описанными выше кинетическими областями в области так называемой кинетики из-за наличия потока, когда скорость сорбции определяется скоростью дотока [2, 14, 15]. [c.100]

Для оценки влияния природы растворителя и структуры катионита на скорость сорбции ионный обмен вели в статических условиях. В колбы с притертыми пробками вносили 0,2001 0,0002 г присадки и 1,00 г катионита и заливали 35 мл растворителя. Содержимое перемешивали магнитной мешалкой при 20 и 50 °С. По истечении заданного времени раствор отфильтровывали, катионит промывали на фильтре растворителем, который присоединяли к фильтрату, затем выпаривали раствб ритель из фильтрата, остаток доводили до постоянной массы и определяли содержание основного азота по [8]. [c.227]

На частично или полностью протонированной форме анионитов процесс комплексообразования сопровождается ионным обменом при условии, что анионы раствора и противоионы анионита разной природы. Из-за положительного заряда полимерной сетки коэффициент диффузии анионов на один-два порядка выше, чем катионов. Вследствие несоизмеримости скоростей сорбции анионов и катионов протонированной или частично протонированной формой анионитов анионный обмен практически не оказывает влияния на кинетику процесса комплексообразования в фазе полимера [130]. [c.97]

Целлюлозоионитами называют производные целлюлозы, содержащие ионогенные группы и ограниченно набухающие в водных растворах кислот и щелочей. В отличие от ионообменных смол матрица иеллюлозоионитов содержит значительное количество полярных спиртовых групп. Различно и физическое состояние тех и других ионитов. Целлюлозоиониты применяются в виде коротковолокнистых материалов (бумага, вата и т. д.), поэтому ионный обмен протекает не внутри гранулы, как у ионообменных смол, а на поверхности тончайших волоконец, высокоразвитая поверхность которых обусловливает большую скорость ионообменной сорбции. [c.61]

Ход кривых показывает, что в слое смолы происходит концентрирование ГК, которое снижается по мере отработки катинообменника по минеральному иону. К моменту полной отработки ион -1тового фильтра по иону Мд++ вся ГК оказывается вытесненной из <олонки. Таким образом, в фильтрующем слое сорбента формируется зона ГК и минеральных веществ, которые оказывают выталкивающее действие на ГК. Этот процесс может быть положен в основу хроматографического разделения ГК и минеральных ионов. Для наиболее полного их разделения не-обход1 1Мы условия, при которых перекрытие зоны сорбированных веществ (смешанная зона) будет минимальным. С этой целью изучалась зависимость размытости фронта сорбции ГК оТ скорости фильтрации рабочего раствора в присутствии минерального иона. Были испытаны скорости 2, 4, 6, 8 и К) м ч. Фильтрат собирали до исходного содержания магния. Результаты опыта представлены графически на рис. 6. Анализ полученных в1 ходных кривых показывает, что при увеличении скорости фильтрации рабочего раствора снижается обменная емкость по ГК, проскок наступает значительно раньше. С возрастанием скорости увеличивается размытость зоны сорбции ГК. Таким образом, скорость фильтрации 4—5 м ч является наилучшей. [c.209]

Для количественной обработки результатов кинетических опытов по сорбции и ионному обмену, в том числе на породах н почвах, необходимо определить, в какой кинетической области ленагг процесс. Существует несколько способов определения диффузионного механизма, контролирующего скорость сорбции (понного [c.101]

Глубокое соответствие названных функций можно объяснить следующим обстоятельством в обменнике имеется большое число мест (а именно число эквивалентов, отнесенных к единице объема, умноженное на число Авогадро), которые могут занимать ионы. Если вначале ионообменная колонна отработана по катиону Ки а затем через нее пропускают раствор катиона Кг, то последний будет замещать место, занятое катионом Ки Вы-тесненны11 катион Ki будет переноситься током раствора вниз по колонне. Если катион Ki вновь будет сорбироваться обменником в месте, уже занятом катионом Кг, то произойдет обратная реакция, т. е. десорбция. Эта постоянная смена сорбции и десорбции будет продолжаться до тех пор, пока, наконец, ион К) не будет вымыт элюатом из нижней части колонны. Число обменных процессов определяется скоростью обмена ионов и скоростью [c.243]

В последнее время применение водно-органических растворителей для разделения ионов хроматографическим методом получает широкое распространение. Это объясняется тем, что введение органического раствори-теля расширяет возможности разделения химически сходных ионов [1, 2]. Наличие в растворе органического растворителя вызывает значительные изменения в состоянии и поведении как растворенного соединения, так и ионита. Вызванное органическим растворителем изменение диэлектрической проницаемости раствора является причиной изменения активной концентрации ионов, что сказывается на кинетике сорбции. Из водноорганического раствора в большей степени, чем из водного, происходит сорбция нейтральных молекул, которая, накладываясь на ионный обмен, увеличивает количество сорбированных ионитом атомов растворенного вещества. Большое значение дпя ионного обмена имеет степень набухания ионита, которая в смешанном растворителе меньше, чем в воде. Меньшая набухаемость — причина меньших размеров пор ионита она затрудняет диффузию растворенного вещества внутрь зерен ионита. Различен также состав жидкой фазы в порах ионита и межзерновом пространстве в порах ионита жидкая фаза богаче более полярным растворителем [3— 10]. Эти обстоятельства и другие, не указанные здесь, сложным образом влияют на ионный обмен. Частичная замена воды органическими раство-штелями в большинстве слутзаев замедляет скорость ионного обмена [c.80]

Влияние концентрации азотной кислоты и нитрата кальция на коэффициент распределения показано на рис. 112. По мере увеличения концентрации нитрата растет коэффициент распределения в соответствии с реакцией (1). Максимальная величина в растворах НМОз достигается при кислотности 7,7 М, хотя, по данным Райана [623], в этих условиях доля гексанитратных форм составляет 40%. При кислотности более 7,7 М коэффициент распределения падает вследствие уменьшения активности сорбируемого иона. В растворах иитрата кальция, содержащих небольшое количество азотной кислоты, влияние реакции (2) проявляется в гораздо меньшей степени, и Kd значительно выше по сравнению с чистыми растворами азотной кислоты. Однако перевод Ри(1У) в комплексную форму при помощи солей, найри-мер Са(МОз)а, не используется в анионном обмене из-за низких скоростей сорбции плутония в этих условиях. [c.357]

Ионный обмен в системах, содержащих раствор соли стрептомицина, Н- или Na-карбоксильный катионит, представляет собой характерный случай процесса, протекающего со опецифическими особенностями, свойственными большим органическим ионам. В подавляющем большинстве случаев при обмене, идущем с участием крупных ионов, стадией, определяющей скорость ионообменного процесса в целом, является диффузия этих ионов в частицы смолы. Поэтому факторы, влияющие на любой диффузионный процесс, оказывают действие и на сорбцию ионов стрептомицина. [c.4]

С этой целью был проведен ионный обмен в условиях, когда выделяющиеся ионы водорода поглощались анионитом в гидроксильной форме. Анионит ЭДЭ-10, совершенно не сорбирующий 81г + и обладающий большой скоростью обмена по отношению к сульфат-иону, оказался весьма подходящим средством для нейтрализации свободной кислоты. Но и в этих условиях большинство исследованных смол поглощало небольшие количества после чего практически процесс прекращался (рис. 9). Эти кривые сорбции были получены как для полимеризационных, так и для конденсационных катионитов. Прекращение сорбции 51г + во времени и весьма небольшие gstг +, поглощенные при pH 7, указывали на то, что мы имеем дело с квазиравновесными состояниями. Измельчение катионитов влечет за собой возрастание gstг + (рис. 6), что также подтверждает отсутствие равновесия в системе. [c.11]

На молибденовой фабрике Балхашского горнсметаллургического комбината имеются сбросные воды, содержащие молибден и рений. Это — маточные растворы после осаждений молибддта кальция с содержанием молибдена до 1 г/дм и рения до 30 мг/дм и сернокислые растворы мокрой очистки отходящих газов печи КС при обжиге некондиционных молибденовых концентратов, содержащие до 100 г/дм серной кислоты, до 1 г/дм молибдена и до 0,5 г1 дм рения. Дпя очистки (извлечения) этих растворов от молибдена и рения в 60-х годах также была внедрена ионообменная установка. Маточные растворы подкисляют серной кислотой до pH = 3 и подают на ионитовые колонки с анионитом АН-1 в сульфатной форме для сорбции молибдена с удельной нагрузкой 3 удельных объема в час. Сорбцию ведут до проскока молибдена 30-40 мг/дм . После промывки насыщенного анионита молибден элюируют 1 н. раствором аммиака со скоростью 1,5 удельных объема в час. Богатые элюаты направляются на осаждение из них молибдата, а бедные — в оборот. Извлечение молибдена при ионном обмене составляет около 95 %. [c.588]

Следует проводить четкое различие между Полной обменной емкостью, равновесной сорбцией и скоростью обмена. Полная емкость зависит от химического состава глины и для катионов уменьшается в таком порядке монтмориллонит>иллит>каолннит (см. табл. 3). Сорбция — равновесный процесс и за висит от термодинамики обмена, состава раствора и его концентрации в отличие от полной емкости сорбция зависит от выбранного катиона и катионной формы глины, с которой он находится в равновесии. Скорость обмена — кинетическая характеристика и зависит от величины поверхности твердого вещества и скорости диффузии катионов из раствора в твердое вещество и наоборот. Благодаря тому что каолини р--быстро диспергируется и обмен ионов протекает на поверхности частиц, а также вследствие слабого на- [c.32]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология