Катиониты см также Иониты, Катионообменные смолы

При протекании ионообменных реакций имеет место обратимый обмен ионов между двумя веществами, одним из которых является ионообменник, нерастворимый в той среде, в которой происходит обмен. В качестве примера рассмотрим катионообменную смолу дауэкс-50, представляющую собой сульфированные сетчатые полимеры. стирола с большим количеством связок. Если смола находится в так называемой водородной форме, то при погружении в водную среду она будет вести себя как сильная кислота кислотные группы при этом полностью диссоциированы и кислотность водного раствора внутри смолы будет приблизительно 5 н. При обработке такой смолы щелочью кислота нейтрализуется и ионообменник переходит в соответствующую катионную форму. Частичное превращение в катионную форму также происходит при погружении смолы в раствор, соответствующей соли, так как катионы свободно могут входить и выходить из полимерной решетки, если электронейтральность при этом сохраняется. В этом случае в силу того, что ионный обман является равновесным процессом, полное превращение в катионную форму возможно только при условии, что применяется значительный избыток обмениваемого катиона или выделяющиеся со смолы ионы непрерывно удаляются из раствора (например, при использовании колонок). Подобный обмен катионов будет происходить между смолой, находящейся в одной из катионных форм, и другим катионом, присутствующим в растворе. Такой процесс можно представить следующим уравнением [c.11]

Кроме очистки воды, ионообменные смолы применяют также для разделения смесей ионов. Так, на катионообменных смолах осуществляют разделение ионов редкоземельных металлов. Для этой цели через катионообменную смолу пропускают раствор смеси солей редких земель, а затем адсорбированные катионы элюируют раствором лимонной кислоты, образующей с различными редкоземельными катионами комплексы, отличающиеся по прочности. В результате этого вымывание отдельных катионов происходит последовательно сначала вымываются катионы, образующие более прочные комплексы, а затем менее прочные. [c.251]

Ряд явлений, положенных в основу хроматографических методов, известен уже давно. Например, еще во времена Аристотеля морскую воду очищали с помощью некоторых видов почв. Также давно известно, что минеральные удобрения остаются в почве в течение длительного времени и лишь с трудом вымываются дождевой водой. Английские химики-почвенники Уэй [35] и Томпсон [30] изучали процессы удерживания в почве катионов из фильтрующихся сквозь нее растворов. В ходе исследований они открыли в 1850 г. основные законы ионного обмена, хотя и не представляли себе, насколько важны сделанные ими наблюдения. Ионный обмен на природных продуктах (главным образом, на минералах и почвах) был позднее подробно изучен, но серьезный интерес к этому процессу возник только после синтеза первого органического ионообменника (1935 г.). Адамс и Холмс [1], конденсируя фенолсульфоновые кислоты с формальдегидом, получили искусственные смолы, с участием которых в отличие от неорганических ионообменников возможен обмен в водных растворах не только катионов металлов, но и ионов водорода. После того как путем конденсации полиаминов с формальдегидом были получены анионообменники, определены условия, позволяющие удалять электролиты из водных растворов новым методом — деионизацией, а не перегонкой. По мере того как налаживалось получение анионо- и катионообмен-ников, их все шире стали применять не только для ионного обмена, но и для хроматографического разделения, т. е. возникла ионообменная хроматография. Во время второй мировой войны и после нее ионообменники постоянно применялись в ядерных исследованиях, поскольку, как выяснилось, они позволяют добиться высокоэффективного разделения радиоактивных изотопов. Ионообменная хроматография входит также в число методов, обеспечивавших в последние два десятилетия столь быстрое развитие биохимии. [c.13]

Катионообменные смолы, см. Катионные соединенил Катионотропные перегруппировки 3/938, 939 4/991 Катион-радикалы, см. Ион-радикалы Катионы 2/526 в соединениях, см. Ионы, Катионные соединения зарядовое число 2/320 как элементы питания, см. Комплексные удобрения номенклатура 3/573, 575, 576 определение 2/709, 710 органические, см. Карбкатионы радикалы, см. Ион-радикаяы реакции, см. Катионные процессы электропроводность 2/864 Като условие 5/874 Катодные процессы (методы). См. также Катоды, Электродные процессы восстановление 2/952-955 [c.622]

Расположение (А) позволяет координировать катионы, ионный радиус которых превышает приблизительно 0,06 нм, тогда как при расположении (В) нижним пределом является примерно 0,08 нм. Эффективность комплексообразования в случае ациклических полиолов зависит от доступности конформеров с расположением гидроксильных групп типа (В) и наиболее высока для альдитов, содержащих /ссмло-конфигурацию, например для ксилита и сорбита (от С-2 до С-4) [377, 378]. Таким образом, комплексообразование в случае ксилита включает вторичные гидроксильные группы и конформационный переход серп-зигзаг (166). Такие взаимодействия удобно наблюдать м-етодом спектроскопии ЯМР с использованием лантанидных парамагнитных сдвигающих реагентов [например, солей Ей(III), Рг(1П) или Yb(III)] в [377—380]. Практическое применение комплексообразований включает разделение и идентификацию полиолов методом электрофореза в присутствии солей металлов и колоночной хроматографии на катионообменных смолах [381], а также определение конфигурации диолов (обычно вицинальных) путем хироптических измерений. К числу последних относятся применение кругового дихроизма к хорошо известным медно-аммиачным растворам гликолей [c.122]

Рис. 5-14. Различные ионные формы катионообменной смолы. Отрицательно заряженные сульфогруппы —80з) притягивают и связывают катионы, например Н, Ка , или катионные группы аминокислот. При pH 3 большинство аминокислот находятся в форме катионов, хотя и различаются по величине суммарного положительного заряда и, следовательно, по способности вытеснять ионы Ка , связанные с фиксированными анионными группами. Особенно прочно связывается лизин, содержащий две—КИз-группы, а наименее, прочно-глутаминовая и аспарагиновая кислоты, которые при pH 3 несут наименьший положительный заряд. На связывание аминокислот ионообменными смолами влияет также их способность адсорбироваться на частицах смолы и растворяться внутри этих частиц.

Иониты можно применять прежде всего в наиболее простом случае для выделения мешающих ионов из раствора анализируемых веществ которые после этой операции определяются комплексометрически. В этом случае речь идет не о хроматографическом разделении в полном смысле слова, хотя для полноты мы приводим его в этой главе. Следует также указать на предварительное сообщение В. А. Клячко, который при изучении сил, определяющих сорбцию ионов на катионообменных смолах, получил целый ряд селективных смол. Кроме того, он получил катионообменную смолу (катионит), при синтезе которой добавлял этилендиаминтетрауксусную кислоту. Полученный катионит селективно связывал кальций. [c.246]

Катионы переходных и непереходных металлов образуют комплексы с аммиаком и аминами, а некоторые с другими незаряженными молекулами, как, например, олефинами. Аммиак и амины могут сорбироваться катионообменными смолами, содержащими ионы этих металлов, и десорбироваться или взаимно обмениваться в ходе хроматографического анализа. Гельферих [115] предложил назвать этот вид обмена обменом лигандов . Он использовал катионообменные смолы, насыщенные ионами Си и в виде их комплексов с аммиаком для сорбции 1,3-диаминопропанола-2 из разбавленного водного раствора, содержащего также аммиак [116]. Одна молекула диамина замещает две молекулы аммиака таким образом, равновесие сдвигается в зависимости от концентрации, а диамин можно снова вытеснить, пропуская через колонку концентрированный раствор аммиака. [c.227]

В периодической литературе можно найти много примеров разделений такого типа. Так, соль [Сг(ОН2)б504]С1-0,5Н20, полученную восстановлением хромовой кислоты двуокисью серы при —10°С в присутствии хлорной и соляной кислот, наносят на колонку с катионообменной смолой и промывают разбавленной соляной кислотой в верхней части колонки остается фиолетовая полоса трехвалентного катиона [Сг(ОН2)б1 а зеленый одновалентный катион [Сг(0Н2)5504]+ вымывается с колонки [1]. Другим примером служит отделение на катионите иона [Сг(ОН2)б1] , полученного путем окисления перхлората хро-ма(П) иодом, от небольшого количества одновременно образую-щ,егося иона [Сг(0Н2)в] с помощью катионного обмена [2, 3], а также с учетом влияния величины заряда иона на избирательность ионита. Так как при комнатной температуре ион [Сг(ОН2)51] гидролизуется с заметной скоростью, его получение и очистку проводят при О—1 °С. Таким же путем [4] получают и очищают комплексный ион [Сг(ОН2)5С1] . [c.350]

Адсорбция. Адсорбция КЬ , находящегося в растворах в микроконцентрациях (10" м.), была изучена Шубертом с сотрудниками [ ] при помощи катионообменных смол. При этом было найдено, что адсорбция КЬ из водных растворов щелочноземельных нитратов происходит по механизму, отличному от ионнообменного. Во-первых, адсорбция КЬ " при увеличении концентрации посторонних электролитов не уменьшалась, но оставалась постоянной или даже увеличивалась. Такое действие солей на адсорбцию является аномальным по сравнению, например, с действием солш на адсорбцию которая закономерно уменьшается с ростом концентрации постороннего электролита. Увеличение концентрации Н ионов также гораздо слабее снижало адсорбцию КЬ на катионите,. нежели это должно было бы иметь место в случае ионообмен [c.77]

Данная глава предназначена для рассмотрения условий регенерации и очистки хромовой кислоты. Однако надо отметить, что другие ионы металлов, например никель, могут быть выделены из гальванических отходов относительно простыми способами. Типичная система извлечения из растворов никеля включает выделение его при помощи катионообменной смолы, а также предусматривает получение деионизированной воды для промывки покрытия металлом изделий. Многие никелировочные ванны применяют сульфат или хлорид никеля в качестве электролита, так что при катионном обмене этих солей декатиоиизн-рованный раствор должен содержать серную или соляную кислоту. Эти кислоты моп/т выделяться в соответствующих системах с аиионообмениыми смолами, дающих деионизированную воду. Схема этого процесса представлена на рис. 8. [c.350]

Крупные анионы типа SOi , по-видимому, образуют наименее растворимые соли с крупными же катионами. Примером служит использование двухзарядного катиона бензидина H2N 6H4 6H4NH2 в качестве осадителя для сульфатов и молиб-датов из слабокислых растворов. Он образует также осадки с фосфатами и вольфраматами используя метод ионного обмена, можно добиться специфичного осаждения им сульфатов [43]. Если сульфаты являются единственным анионом, присутствующим в растворе, можно пропустить этот раствор через катионообменную смолу Б водородной форме. Получающуюся серную кислоту можно оттитровать стандартным раствором щелочи. Белчер и сотрудники [44] нашли, что для этих целей значительно [c.277]

Ионный обмен. Отделение и разделение с помощью ионообменных смол стало применяться сравнительно недавно так, до 1953 г. опубликовано всего 4 работы, посвященные разделению Na, К, Rb и s [39]. HaHMeiiee прочно связывается с большинством катионообменных смол Li, наибо/ ее прочно s, поэтому при десорбции в элюате элементы появляются в порядке возрастающих атомных номеров однако на слабоосновном метакрило-вом катионите наблюдается обратный порядок 140]. Как элюаит для / е-сорбц1П1 применяются 0,5 N НС1 или 0,2 N L1 1 в 30%-ном СНаОН [41 — 43] повышение копцентрации метанола до 60—80% улучшает отделение Li от Na и К на эспатите I и СДВ-3 1252]. Используют также 0,5 Л4 растворы сульфата аммония [44]. Применение для элюирования смеси фе1 о- [c.40]

В разлагатель подают умягченную воду или конденсат. Умягчают РОДУ на катионитовых фильтрах, улавливающих катионы кальция и магния. Бода проходит через слой катионообменной смолы, которая взамен удерживаемых ее катионов переводит в раствор ионы натрия. Периодически смола регенерируется. В раствор едкого натра переходят примеси, содержащиеся в воде. Однако количество их невелико и не выходит за нормы, предусмотренные ГОСТ 11078—64. В разлагателе должно произойти возможно более полное разложение амальгамы. Практически найдено, что неполное разложение амальгамы вызывает образование амальгамного масла и осложняет электролиз. Полнота разложения амальгамы зависит от интенсивности действия короткозамкнутых элементов, а также от интенсивности перемешивания амальгамы в разлагателе. [c.166]

Образование комплекса может глубоко изменить поведение ионов металлов при хроматографии и ионном обмене. Такие изменения происходят в первую очередь в тех случаях, когда образование комплекса сопровождается изменением электрического заряда иона металла. Посредством соответствующего комплексообразователя (например, ЭДТА) катионы металла можно превратить в комплексные анионы. Последние не удерживаются больше катионообменными смолами, а только анионообменными. Комплексообразование может также привести к образованию форм, не имеющих заряда. При подходящих растворителях эти формы проходят через оба типа ионообменников, не образуя с ними связей. [c.93]

Рис. 5.16. Принципиальные особенности ионного обмена. Частица катионообменной смолы изображена в виде большой окружности, а — смола имеет фиксированные отрицательные заряды и находится в На+-форме. Ионы На+ (У), связанные со смолой, быстро обмениваются с катионами натриевой соли (2) слабой кислоты НВ (5) б — соединения РН+ (4) и РН+ (5), добавленные в систему, обмениваются с ионами натрия и оказываются связанными со смолой в — сродство РН+ к смоле снижено увеличением. pH до 6, т. е. до р7( РН+ г — сродство РН+ и РН+ к смоле ослабляется также при увеличении концентрации На+.

При разделении нонов металла на хелатных смолах, регулируя pH, также можно повысить селективность системы. При повышении кислотности раствора связываться в комплексы с лигандами будут лишь те металлы, которые способны к образованию прочных соединений. Если в состав элюента ввести комплексообразующий реагент, преимущественно взаимодействующий с каким-либо из нонов разделяемой смеси, то этот ион можно вынести из колонки в виде комплекса. В элюенте 0,1 М винной и 0,01 М азотной кислот 5Ь , Мо , Та , У образуют комплексы, в то время как РЬ" и другие катионы металлов тар-тратных комплексов в кислой среде не образуют и удерживаются катионообменннком. [c.608]

В воде иониты обладают ионной электропроводностью, которая обусловлена наличием подвижных ионов в ионных атмосферах ионитов. Мембраны, изготовленные из ионообменных смол, также обладают ионной электропроводностью и, находясь во влажном состоянии, ведут себя аналогично водным растворам сильных электролитов, поэтому могут применяться в качестве электролитов ТЭ. В зависимости от типа применяемой для изготовления мембраны смолы различают катионообменные и анионообменные мембраны. В катионитовых мембранах заряды переносятся катионами, в аяиони-товых мембранах — анионами. По методу изготовления и структуре мембраны подразделяются на гомогенные и гетерогенные. Гомогенные мембраны состоят из однородной тонкой пленки ионообменной смолы на поддерживающей сетке из инертного материала. Гетерогенные мембраны представляют собой пленки, состоящие из смеси тонко измельченной ионообменной смолы со связующим инертным материалом,. имеющим высокую химическую стойкость, достаточную механическую прочность и хорошую эластичность. Связ ющими материалами служат каучук и некоторые полимеры. Толщина ионообменных мембран составляет 0,1—1,0 мм. Гомогенные мембраны имеют более высокую электрическую проводимость, но меньшую механическую прочность, чем гетерогенные мем- [c.85]

Хотя на установление обменного равновесия главное влияние оказывает природа полярных обменных групп и обмениваемых катионов, можно привести много примеров, показывающих, что на обменное равновесие сильно влияет и физическая структура катионита. Это в особенности относится к случаям обменного равновесия, в которых один из обмениваемых катионов представляет собой большой комплексный органический ион. Равновесие обмена в случае таких ионов зависит от способности структуры ионита вмещать большие ионы. Для ионитов, обменная способность которых ограничивается поверхностью частиц, структура материала оказывает весьма незначительное влияние. Однако некоторые катиониты, например цеолиты и смолы, содержащие катионообменные группы, доступ к которым возможен через поры различного диаметра, способны отфильтровывать ионы, диаметр которых больше, чем размер пор. Так, например, установлено [105, 106], что обменная емкость природного цеолита шабазита заметно уменьшается, если размер катиона достигает размера иона монометиламмония. Найдено также [304], что обменная [c.37]

При обработке облученных мишеней необходимы довольно значительные скорости проведения химических операций. В этих условиях часто оказывается более целесообразным использовать не катионообменные, а анионообменные смолы, так как при этом допустимы значительно большие скорости пропускания растворов через колонку. При определенных условиях большое число элементоЁ образует анионные комплексы, и весьма вероятно, что можно разработать общую схему анализа, основанную исключительно на ионообменных разделениях. Если в 12 М растворе НС1 присутствуют все переходные элементы от марганца до цинка, то все они,-за исключением Ni(II), адсорбируются на смоле дауэкс-1. Применяя для вымывания в последовательном порядке растворы 6Ж, 4M, 2,5 М, 0,5 М и 0,005 М H I, можно выделить из смеси соответственно Мп(П), Со(П), u(II), Fe(III) и Zn. Если количество этих элементов в смеси не превышает нескольких миллиграммов, то такое разделение можно осуществить на колонке длиной 10 см и диаметром несколько миллиметров примерно за полчаса. Весьма интересен также метод разделения палладия, родия, иридия и платины с помощью ионообменной смолы дауэкс-50. Родий, палладий и иридий адсорбируются на смоле из разбавленного раствора H IO4, не содержащего ионов галогенов, а ионы Pt в колонке не задерживаются. Затем палладий вымывают 0,1 М раствором НС1, родий — 2 М раствором H I и, наконец, иридий — Ъ М раствором НС1. В этом случае имеет место адсорбция катионов, и эффективное разделение основано на различии между константами устойчивости хлоридных комплексов. [c.402]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология