Обменный комплекс

В ряду обменных реакций глин значительно менее изучен анионный обмен. Значение его не только в том, что анионный обменный комплекс сказывается на поведении системы глина — вода и что в зависимости от аниона по-разному протекает поглощение катионов, но и в особой важности анионного обмена для практики химической обработки. [c.64]

Коллоидно-химическую науку, однако, интересуют формы молекулярно связанной воды. Нами ранее [71—74] было показано, что следует выделять сорбционно (прочно) связанную воду, воду граничных слоев и осмотически связанную воду. Свойства и отличительные особенности указанных категорий молекулярно связанной воды удобно рассмотреть применительно к слоистым и слоисто-ленточным силикатам, которые обладают большой вариабельностью коллоидно-химических свойств в зависимости от особенностей строения, состава обменного комплекса, и в последнее время находят все возрастающее применение в качестве эффективных сорбентов, катализаторов, наполнителей полимерных сред, загустителей, пластификаторов, компонентов буровых растворов и т. д. [c.31]

Очень сильное влияние на упорядочивающее воздействие поверхности глинистых минералов на воду оказывает состав обменных катионов. Это объясняется прежде всего прочностью связи катионов с поверхностью глинистой частицы, т. е. способностью их к диссоциации и участию в катионообменных реакциях. Степень поверхностной диссоциации (т. е. поверхностного растворения) глинистых минералов, замещенных одновалентными катионами, на один-два порядка выше степени диссоциации глин, обменный комплекс которых насыщен двухвалентными катионами. При прочих равных обстоятельствах степень поверхностной диссоциации зависит не только от плотности заряда обменного катиона, но и от взаимного влияния силовых полей поверхности частицы и катиона друг на друга при взаимодействии с водой. По мере увлажнения поверхности глин вокруг обменных катионов развиваются области с упорядоченными молекулами воды. Часть слабо связанных с поверхностью катионов удаляется от нее и может участвовать в трансляционном движении вместе с молекулами воды и растворенными в ней органическими и неорганическими веществами. Если в дисперсионной среде находятся крупные гидратированные катионы (Ма+, Mg2+), то они, вытеснив с поверхности глинистого минерала менее гидратированные катионы (К+, Са ), могут привести к увеличению гидратной оболочки глинистых частиц. В натриевом бентоните по мере возрастания содержания воды и уменьшения концентрацни суспензии отдельные слои глинистых частичек полностью диссоциируют. В бентоните, обменный комплекс которого насыщен магнием или кальцием, этого не произойдет, хотя ионный радиус этих катионов в гидратированном состоянии почти в два раза превышает радиус гидратированного натрия. Это, видимо, является следствием как изменения структуры воды и размеров гидратированных катионов вблизи поверхности в зависимости от их химического сродства, так и сжатия диффузной части двойного электрического слоя. [c.70]

Реагенты, поставляющие в раствор ионы кальция и калия, — это хлористый калий, гидроокись кальция (гашеная известь), хлористый кальций и гипс. Растворы, содержащие кальций или калий в растворенном виде или в обменном комплексе глин, менее чувствительны к коагулирующему действию солей пластовых вод, способствуют уменьшению обвалов слабосвязанных глинистых пород приствольной области скважин. [c.59]

ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ОБМЕННОГО КОМПЛЕКСА НА КИНЕТИКУ НАБУХАНИЯ БЕНТОНИТОВ [c.28]

Влияние низкомолекулярных электролитов (неорганических реагентов) на показатели набухания, АУи Р , одной и той же глины или системы глина — жидкость различно. Общая качественная зависимость сохраняется для большинства глин независимо от состава их обменного комплекса (кроме палыгорскита в нейтральных солях). Количественные различия могут быть весьма существенны и могут зависеть от состава обменных катионов. Особенно наглядно это проявляется в водных растворах водорастворимых силикатов (табл. 24). [c.58]

При образовании дисперсных структур наиболее близкие к поверхности частичек слои гидратных оболочек (согласно А. В. Думанскому) оказывают пластифицирующее действие, создавая условия для образования обратимых, хотя и неполных, контактов и значительных остаточных, а иногда и быстрых эластических деформаций. С увеличением толщины прослоек дисперсионной среды между частичками дисперсной фазы по местам контактов, например, за счет адсорбирующихся поверхностно-активных веществ или при замене обменного комплекса глинистого минерала на различные катионы, прочность системы на сдвиг понижается, т. е. происходит разжижение и потеря тиксо-тропных свойств, [c.126]

Системы фиксированные ионы — подвижные противоионы целесообразно называть обменным комплексом, объединяя этим термином различные способы фиксации ионов в гомогенной матрице или же во внутренней обкладке ДЭС на границе раздела фаз. Введение таких обобщающих терминов мы считаем целесообразным для отражения той глубокой общности, которая существует между суспензоидами и молекулярными коллоидами (стр. 15) и проявляется в ионном обмене (как и в других явлениях) в единстве основных закономерностей. [c.186]

При исследовании условной емкости почв в качестве стандартных условий обычно выбирают значение pH = 6,5 (типичное для природных условий в почвах) и 0,1 н. раствор Ва (иона, не встречающегося в естественных почвах). Для измерения применяют аналитический, потенциометрический и другие методы [2, с. 123]. Принцип аналитического метода заключается в насыщении обменного комплекса-навески ионита, помещенной в колонку (или на воронку) — противо-ионом Ва + путем длительного пропускания 0,1 н. буферного (pH = 6,5) раствора Ва +. После отмывки механически задержанного раствора ион Ва + вытесняют из навески раствором другого иона (обычно ЫН] или Н+) и количественно определяют в собранном растворе. [c.188]

Обнаруженная в некоторых опытах слабая зависимость К от а, связана с тем, что в левой части уравнения (XI. 13), в строгой записи, стоит отношение активностей ионов, находящихся в обменном комплексе. Эти величины неизвестны. [c.188]

Ионный обмен в почвах. Измерения, проведенные Гедройцем, показали, что величина д в известной мере характеризует агротехническую ценность почвы. Так, для бедных почв (подзол, суглинки) д составляет всего 0,05—0,2, для каштановых — 0,3—0,4, для чернозема — 0,6—0,8 экв/кг. Однако существенна не только количественная д), но и качественная характеристика обменного комплекса. Так, торфяные почвы обладают большой емкостью (0,6—1,0 экв/кг), однако, в отличие от чернозема, где противоионами являются, в основном, Са " и Мд + ионы, торф содержит в обменном комплексе главным образом ион Н+. Этот ион не представляет агрохимической ценности, поскольку растения вырабатывают его сами в процессе жизнедеятельности. Поэтому торф нуждается в обогащении солевыми катионами, что достигается известкованием почв и обработкой их аммиачной водой. Оба мероприятия— типичные ионообменные процессы, в которых избыток ОН способствует выведению из обменного комплекса трудно удаляемых ионов Н" [c.189]

Интересно отметить, что для некоторых ионитов характерно обращение адсорбционного ряда в области ионов равной валентности (Ы+ > Ыа+ > К+), свидетельствующее о дегидратации противоионов в процессе взаимодействия их с ионитом. Некоторые особенности присущи и биологическим системам, например, клеточным мембранам с протеино-фосфолипидным обменным комплексом. [c.174]

Обогащение торфа и других кислых почв достигается известкованием почв и обработкой их аммиачной водой. Оба мероприятия — типичные ионообменные процессы, в которых избыток ОН- способствует выведению из обменного комплекса трудно удаляемых ионов Н+ и торфяная почва, приобретая Са- или НН4-форму, становится плодородной. [c.177]

Ранее уже рассматривался вопрос о гидрофильности и гидратации натриевых и кальциевых глин. Природные глины, в зависимости от преобладания в их обменном комплексе щелочных или щелочноземельных элементов, относятся к первому или второму типу. Переходы от одного тина замещений к другому осуществляются резко, фактически скачком, что имеет большое значение в практике химической обработки. [c.62]

Стабилизирующие свойства содЫ проявляются нри добавках порядка 0,75—1,5%. При этом в ряде случаев может быть достигнуто удовлетворительное снижение водоотдачи. Эффективность соды объясняется интенсификацией ионного обмена вследствие образования нерастворимых карбонатов, уводящих кальций-ион, внесенный пластовыми водами и растворимыми солями и присутствующий в обменном комплексе. В соответствии с этим при проходке карбонатных и сульфатных пород, представленных главным образом кальциевыми и магниевыми солями, происходит интенсивное извлечение из раствора щелочных компонентов, в частности щелочи и кальцинированной соды. П. А. Ребиндер с сотрудниками считают, что щелочная обработка является главным фактором стабилизации карбонатно-сульфатных суспензий, образующихся из разбуриваемых пород. С. Ю. Жуховицкий указал, что вызываемые содой ионообменные процессы усиливают разжижающую способность УЩР. В большинстве случаев сода является универсальным реагентом для улучшения глин, но иногда предпочтительнее для этой цели [c.99]

Природные глины, используемые для приготовления буровых растворов, состоят, как правило, из различных минералов. Глины, в состав которых входят монтмориллониты, называются бентонитовыми. Если наряду с монтмориллонитом содержится чначительное количество каолинитов или гидрослюд, то такие глины называют суббентони-товыми. Глины, содержащие монтмориллонит, наиболее широко применяются в бурении скважин. В природе встречаются бентониты с преобладаюищм содержанием в обменном комплексе катионов кальция или натрия, существенно различающиеся по свойствам. [c.44]

С другой стороны, энергетическая неоднородность поверхности, присутствие обменных катионов приводят к различию в свойствах связанной воды. Свойства молекул воды, связанных обменными ионами поверхности твердой частицы, отличаются от свойств воды в объеме тем больше, чем выше плотность заряда нона.В глинистых минералах количество воды, связанной наиболее прочно, больше при наличии поливалентных катионов в обменном комплексе. Кривые обезвоживания мо-ноионных форм бентонитов при нагревании (рис, 11.16) свидетельствуют о различном энерге-т-нческом состоянии связанной воды в зависимости от обменного катиона, его способности влиять яа трансляционное движение молекул воды. Чем выше упорядочивающее воздействие катионов (А1 +, Mg +), тем слабее трансляционное движение молекул воды и тем при более высоких температурах в пей разрываются водородные связн и она удаляется с [c.61]

Гидратированность поверхности глинистых частиц (см. 5 гл. II) зависит от раскрытости гидроксидных поверхностей октаэдрических слоев, дефектности кристаллической структуры минералов, емкости и состава обменных катионов. Раскрытость гнд-роксидных поверхностей, несовершенство кристаллов н емкость обменного комплекса максимальны у монтмориллонитов. Это обеспечивает высокую агрегативную и кинетическую устойчивости водных суспензий бентонитов (7—10 % суспензии некоторых бентонитов без видимых изменений свойств могут храниться многие годы). [c.70]

Состав катионообменного комплекса указывает на условия осадконаконления глин. Так, преобладание в обменном комплексе ионов Na+ или свидетельствует о том, что глина морского [c.10]

Н. Н. Серб-Сербиной, Э. Г. Кистера и Т. П. Губаревой установлено, что гуматы с низкими степенями кальцинирования представляют гидрофильные полуколлоидные системы. Проведенные М. И. Липкесом исследования механизма известкования глинистых суспензий показали, что специфический характер адсорбции извести (особенно при высоких температурах) позволяет регулировать концентрацию ионов кальция в их фильтратах, поддерживая на определенном уровне соотношение ионов натрия и кальция в гуматах. Ввод в раствор добавок щелочи (0,25—0,50%) ускоряет процесс обмена ионов кальция на натрий, в обменном комплексе глин, уменьшая тем самым количество кальция в гуматах. Переход гуматов в растворимое состояние улучшает стабилизирующие свойства УЩР, а дополнительное кальцинирование твердой фазы повышает ингибирующие свойства раствора. Видимо, этим можно объяснить и действие акриловых полимеров при стабилизации известковых растворов. [c.181]

С повышением содержания ионов кальция в обменном комплексе ]1риродных глинистых пород эффективность применения ВКР должна уменьшаться, достигая минимума при наличии кальциевых природных глинистых пород. [c.187]

Анализ шламового материала из обваливающихся зон скв. 25 Каратюбе (шлам отобран до применения ВКР) показал, что в обменном комплексе осыпавшихся аргиллитов преобладают ионы кальция и магния (84,0%). [c.187]

Ион Н+ не занимает определенного места в ряду. Для почв, грунтов и многих других объектов он стоит перед А1 +, тогда как для других ионитов он располагается в конце ряда. Эти особые свойства Н+ связаны со степенью диссоциации кислот, образующих фиксированные анионы. В почвах, грунтах (а также в белковых и многих других объектах) обменный комплекс образуется в результате диссоциации слабых кислот (поликремниевых, гуми-новых), характеризующихся прочной связью кислотного остатка с Н+ (водородпсч связью). В то же время соли этих кислот обычна хорощо диссоциированы. Поэтому Н+ вытесняет легко все остальные катионы из внешней обкладки и в почвах (при pH = 6,5) занимает около половины мест в обменном комплексе. Такая же прочная связь присуща и слабокислотным (карбоксильным) высокомолекулярным ионитам, тогда как для ионитов сильнокислотного типа (с фиксированными ионами, образованными сильными кислотами, например, RSO3H) Н+ не обладает высокой энергией связи и расположен в конце ряда среди одновалентных катионов. [c.187]

Ионный обмен в почвах. Измерения, проведенные Гедройцем, показали, что величина д характеризует агротехническую ценность почвы. Так, для бедных почв (подзол, суглинки) д составляет всего 0,05—0,2 для каштановых 0,3—0,4 для чернозема — 0,6— 0,8 экв/кг. Однако суш,ественна не только количественная ( ), но и качественная характеристика обменного комплекса. Так, торфяные почвы обладают большой емкостью (0,6—1,0 экв/кг), однако, в отличие от чернозема, где противоионами являются, в основном, ПОНЫ a + и Mg +, торф содержит в обменном комплексе главным образом ион Н+. Этот ион не представляет агрохимической ценности, поскольку растения вырабатывают его сами в процессе жизнедеятельности. [c.177]

Близки к чернозему по богатству органическими остатками и величине обменной емкости торфяные почвы, образующиеся в зонах с высокой влажностью, что ведет к вымыва1 ию ценных катионов и замене их на ионы водорода. Это обусловливает кислый характер торфа, что препятствует развитию растений, которые во время роста сами выделяют ионы водорода. Связывание этих выделяемых растениями ионов водорода (в основном в результате ионного обмена) является одной из важнейших функций плодородной почвы. Применение торфа в качестве удобрения на кислых почвах возможно лишь при одновременной замене ионов водорода на другие, более ценные ионы. Это достигается известкованием почв, когда происходит вытеснение ионов водорода ионами кальция, или добавлением аммиачной воды, одновременно являющейся ценным азотным удобрением. Выделяющиеся при жизнедеятельности растений ионы водорода затем обмениваются с этими ионами и связываются почвенным обменным комплексом. [c.213]

Палыгорскит — магниевый алюмосиликат — образует самую прочную суспензию при замещении обменного комплекса на катион магния, наиболее совершенно заполняющий вакансии разорванных связей в местах нарушений кристаллической структуры, особенно в участках разрушения цеолитоподобных каналов. Удельная энергия связи остальных монокатионных суспензий следует общей закономерности величин радиусов ионов. Наиболее прочная суспензия палыгорскита относится к третьему структурно-механическому типу. [c.24]

Это же подтверждают непосредственно измерения коэффициентов набухания. Хорошо набухающая монтмориллонитовая глина имеет коэффициент набухания 243% (в дистиллированной воде), а исследуемые пластовые глины — не более 60%. Набухаемость пластовых глин в дистиллированной и пластовой водах получается практически одинаковой. Это согласуется с тем, что у пластовых глин преобладающим катионом в обменном комплексе является Са , который способствует агрегированию глинистых частиц. В пластовой воде катионов Na содержится больше, чем катионов Са", но зато Са более активно, чем Na замещается другими катионами. Поэтому кальциевые глины при контакте с пластовой водой остаются в относительно стабильном состоянии. В дистиллированной же воде кальциевые глины мало набухают. Это значит, что глина, контактировавшая с пластовой водой и находившаяся в ней в равновесии, после замены пластовой воды на дистиллированную или воду, содержащую катионы Са, не изменит ощутимо свой объем. Замена пластовой воды на воду, содержащую катионы Na , например на раствор Na I, приведет к тому, что Na из раствора заменит в какой-то степени Са" из обменного комплекса глины, заняв там его место. Вследствие этого глина станет более набухающей. Это заметно скажется при смене пластовой воды на пресную. По анализу образцов (содержание в некоторых образцах большего количества Na ) можно сделать вывод, что на отдельных участках месторождений возможны породы с содержанием глин, хорошо набухающих в воде. Встречающееся повышенное содержание Na в пластовых глинах может служить предпосылкой к тому, что в различных участках нефтяной залежи солевой состав погребенных вод может быть различным. [c.15]

Опыты проводились с пластовой водой, 1 н. растворами Na I и СаСЬ )И подрусловой водой р. Камы. Выбор такой концентрации искусственно приготовленных водных растворов Na I и СаС1г был обусловлен тем, что 1 н. раствор быстро вытесняет поглощенные катионы глины, и дальнейшее увеличение концентрации мало отражается на рез.ультатах [20], т. е. такая концентрация раствора является оптимальной в отношении воздействия его на состав,обменного комплекса глин. Указанная концентрация растворов выше тех концентраций, в пределах которых колеблется порог коагуляции для глинистых частиц. Следовательно, растворы этой концентрации должны коагулировать частицы глинистой фракции песчаников. [c.16]

Замещения в октаэдрических слоях монтмориллонита дают его минералогические разновидности. Так, замена алюминия магнием дает р-керолит (по И. И. Гинзбургу), сапонит и гекторит, замена железом — нонтронит, цинком — соконит, хромом — волконскоит. К существенным различиям приводят и замещения в обменном комплексе. В зависимости от преобладания в нем катионов натрия, кальция, магния и других получают Na-монтмориллонит, Са-монт-мориллонит и т. п. [c.21]

Помимо кинетических и кристаллохимических факторов большое значение имеет состав обменного комплекса. У кальциевого муслюм-кпнского суббентонита максимум водопоглощения 540% объемн., а при замене натрия кальцием — 1045% объемн. [26]. Рост набухания свидетельствует о разрастании полимолекулярных периферийных слоев. [c.35]

На стадии помола осуществляется химическая обработка глинопорошков, имеющая большое значение для повышения их эффективности. Обычно это осуществляется добавками в мельницу 2—4% кальцинированной соды, особенно полезной для глин с преимущественным содержанием кальция в обменном комплексе. Обработка кальциевых бентонитов (асканглины) позволяет повысить выход раствор с 6—8 до 9—10 мУт. [c.41]

Емкости обмена разных глин существенно отличаются. У монтмориллонита они могут превышать 100 мг-экв/100 г, а у галлуазита в 10—20 раз меньше. Соответствует этому и роль ионного обмена тех или иных глин. У бентонитов она наиболее велика и в значительной мере определяет их свойства. Менее чувствительны к замещениям в обменном комплексе каолинитовые и галлуазитовые глины. [c.62]

Другой вид замещений в обменном комплексе связан с поглощениями основных органических красителей и окраской ими глин и суспензий. В основе их лбжат реакции вытеснения обменных неорганических катионов комплексными катионами органических красителей, преимущественно тиазиновых (метиленовый голубой) [c.67]

Фиксацию фосфатов на глинистых частицах приписывают так анионному обмену с вхождением в обменный комплекс высок гидратированного комплексного аниона. Это может происходи путем замещения экспонированных гидроокислов фосфат-иона (Мак-Аулиф и др.) достраивания кристаллической решетки фос тами, геометрически и по размерам подобными тетраэдричесю компонентам кремнекислородных слоев алюмосиликатов [26] уд живанием фосфат-ионов на несбалансированных анионоактивш участках мозаичной поверхности глинистых частиц (Р. Шофил [c.104]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология