Гидратация ионов при ионообмене

Первые результаты по изучению влияния магнитной обработки растворов на ионный обмен опубликованы И. К. Цитовичем [98]. Используя данные о влиянии магнитной обработки на гидратацию ионов, он исследовал ионообменную сорбцию меди, цинка, кальция и железа синтетическим органическим ионитом (Н-катиони-том КУ-2) и неорганическим катионитом (хроматографирующей окисью алюминия). Концентрация растворов составляла 10 мг-экв ионов в 1 л. Растворы контактировали с ионитами —до установления ионообменного равновесия. Результаты опытов, приведенные в табл. 10, [c.77]

Число гидратации ионов s+ принято равным 2,0 в разбавленном растворе полиэлектролита и 1,5 в более концентрированных ионообменных системах. [c.71]

Избирательность катионитов заметно изменяется, если заменить воду другим растворителем или если использовать смешанный водно-органический растворитель. Еще много лет назад при обмене на алюмосиликатах было замечено, что различие в сорбируемости ионов щелочных металлов уменьшалось при добавлении спирта в спиртовой среде натрий сорбировался почти так же, как калий, хотя в воде он сорбировался значительно меньше. Тогда это объясняли уменьшением гидратации ионов, и до сих пор такое объяснение не потеряло своей силы. В соответствии с поляризационной теорией ионообменной избирательности [c.201]

Первые результаты по изучению влияния магнитной обработки растворов на ионный обмен опубликованы И. К. Цитовичем 115]. Используя данные о влиянии магнитной обработки на гидратацию ионов, он исследовал ионообменную сорбцию меди, цинка, кальция и железа на синтетическом органическом носителе (Н-ка-тионитом КУ-2) и неорганическом катионите (хроматографирующим оксидом алюминия). Концентрация рас- [c.89]

При более детальном ознакомлении с процессом ионного обмена проявляются, однако, довольно существенные отличия его от реакций обмена между солями разной растворимости. Сетчатая структура синтетических ионов, способность их к набуханию и обусловленные этим изменения осмотического давления внутри ионита, изменение гидратации ионов в смоле, вызванное ограниченным размером ячеек ее сетчатой структуры, высокая концентрация фиксированных ионогенных групп и противоионов в ионите, создающая довольно сильное электростатическое поле в смоле, диффузионные затруднения при обмене крупных ионов — все это усложняет ионный обмен. Многие из указанных особенностей обмена ионов наиболее сильно проявляются при обменном поглощении крупных органических ионов, а именно такие ионы и существуют в водных растворах ПАВ. Вследствие этого использование ионообменных процессов для извлечения анионных и катионных ПАВ из сточных вод потребовало предварительного изучения поведения ПАВ при контакте с синтетическими ионообменными смолами различного строения. [c.38]

Гидратация ионов увеличивает их критические размеры и в соответствии с этим более гидратированные ионы поглощаются сильно сшитыми ионообменными смолами хуже, чем менее гидратированные [4]. [c.39]

Основным преимуществом ионитов по сравнению с твердыми кислотными катализаторами прямой гидратации олефинов является возможность проведения реакции при более низкой температуре. Сильнокислые ионообменные смолы создают высокую концентрацию Н -ионов в зоне реакции, что обеспечивает достаточно высокую скорость реакции при умеренных температурах и увеличивает производительность катализатора по спирту. [c.230]

Использование реакций комплексообразования для разделения катионов металлов. В результате взаимодействия катионов металлов с комплексообразующими веществами, особенно анионного характера, изменяются основные характеристики ионов, влияющие на селективность поглощения — знак и величина заряда, структура и размеры ионов, их способность к гидратации и влияние на упорядоченность структуры воды. Эти характеристики можно изменять в широких пределах в зависимости от свойств разделяемых ионов и комплексообразующих реагентов. Комплексообразующие реагенты анионного характера (например, анионы слабых кислот) более перспективны, чем реагенты молекулярного характера (например, амины), так как взаимодействие с последними не изменяет одну из основных характеристик катионов металлов — величину их заряда. Использование реакций комплексообразования позволяет увеличивать разницу в селективности ионообменного поглощения близких по свойствам ионов металлов и вследствие. этого значительно улучшать эффективность разделения. Для ионообменно-хроматографического разделения реакции комплексообразования используют в сс-новном в двух вариантах. [c.198]

В приведенных рядах неорг. катионов падает их склонность к гидратации, в случае орг. ионов рас т дополнит, дисперсионные взаимодействия с матрицей. Тепловой эффект И. о., не осложненного побочными взаимодействиями, не превышает 4—8 кДж/моль. Поэтому константа ионообменного равновесия мало зависит от т-ры. [c.226]

Для удаления из солей рубидия и цезия примесей других щелочных металлов большое значение может иметь обратимость лиотропного ряда [361, 362, 375]. Лиотропный ряд щелочных металлов Сз+>НЬ+>К >Ма+>Ь1+ — характеризует последовательность возрастания степени гидратации и, следовательно, уменьшения ад-сорбируемости катионов ионообменными смолами. Обратимость лиотропного ряда, т. е. лучшая сорбируемость, например, калия, чем рубидия, была обнаружена у фосфорнокислого катионита кальцит Х-219 [376]. Однако тщательное исследование подобных катионитов показало, что никакого нарушения порядка лиотропного ряда щелочных металлов не наблюдается [375, 377, 378]. Обратимость лиотропного ряда обнаруживается только тогда, когда десорбентом служит концентрированная кислота. В этом случае сорбируемость щелочных металлов определяется уже не радиусом гидратированного иона, а истинным радиусом последнего [361, 362]. Так, рубидий и цезий меняют свой порядок вымывания уже в 4 н. соляной кислоте [379]. Однако не все возможности, представляемые подобной обратимостью лиотропного ряда, были использованы для разработки технологии очистки солей рубидия и цезия путем ионообменной хроматографии. [c.346]

Экстрагируемость анионов по механизму образования ионных ассоциатов увеличивается в ряду экстрагентов от простых эфиров к сульфоксидам (см. табл. 3.42). Этот ряд можно рассматривать как ряд основности кислородсодержащих экстрагентов, понимая под последней способность к сольватации протона. Экстракция по подобному механизму не исключена и для кислотных экстрагентов, но она проявляется только как эффект, сопутствующий экстракции по ионообменному механизму. Существ)тощие представления о структуре катионной части ионного ассоциата не однозначны. Гидратное число протона в водных растворах равно четырем, т.е. каждый ион гидроксония НзО гидратирован тремя молекулами воды. При взаимодействии гидратированного протона с молекулами кислородсодержащих экстрагентов последние координируются вокруг него с частичным замещением молекул воды на молекулы экстрагента или просто сольватируя протон вместе с гидратной оболочкой. Соответствующие катионные образования имеют название гидрато-сольватов, а механизм экстракции анионных форм элементов за счет образования ионных ассоциатов с гидрато-сольватами протонов получил название гидратно-сольватного. Гидратное число 4 не всегда выдерживается в катионной части гидрато-сольватов и может варьироваться в пределах от 1 до 12, т.е. гидратные и сольватные числа далеко не постоянны и могут изменяться в зависимости от состава фаз. Таким образом, с точки зрения образования экстрагируемой катионной части ионного ассоциата экстракционная способность кислородсодержащих экстрагентов определяется конкуренцией процессов гидратации и сольватации ионов гидроксония, а селективность экстракции — процессами образования экстрагируемых анионных форм элементов в водной фазе. [c.158]

Количественной характеристикой способности ионита к ионообмену является его ионообменная емкость — число миллиграмм-эквивалентов, поглощенных или вытесненных определенной навеской полимера. При этом различают полную емкость, определяемую числом ионогенных групп в ионите и являющуюся постоянной величиной, и рабочую (полезную), зависящую от количества доступных для обмена мест, степени ионизации при данном pH среды, природы (валентность, объем, степень гидратации, сродство к активным группам ионита) и концентрации иона, находящегося в растворе, характера ионита (химическая структура, плотность сшивания), активных групп ионита (степень гидратации и диссоциации) и противоионов и т п [c.586]

Кроме перечисленных областей применения ионообменные полимеры широко используются в ионообменной хроматографии, основанной на различии в заряде, объеме и степени гидратации разделяемых ионов, и аналитической химии, для выделения драгоценных металлов, в качестве катализаторов [19], для извлечения алкалоидов из весьма разбавленных растворов, разделения рацематов, выделения н очистки витаминов и антибиотиков и т. д. В медицине иониты служат для удаления из крови ионов кальция, [c.592]

Вопросы гидратации и структурных изменений воды не менее важны и в развитии методов очистки воды от растворенных примесей, основанных на сепарации ионов за счет изменения фазового состояния воды, ионообменных реакций, протекающих на поверхности твердой фазы, использования мембранных методов и т. д. [c.23]

Данные по электропроводности безводных цеолитов можно объяснить, исходя из представлений о подвижности таких слабосвязанных катионов. Скорость Диффузии, конечно, увеличивается с температурой. Некоторые ионы, подвижные при высокой температуре, при низкой температуре становятся практически неподвижными. Редкоземельные ионы, которые при высокой температуре проникают в содалитовые ячейки цеолитов со структурой фожазита, при комнатной температуре остаются в этих ячейках неопределенно долго, даже если происходит гидратация цеолита. В первом приближении диффузия катионов и ионообменные свойства дегидратированных цеолитов очень хорошо коррелируют с ионным потенциалом, т. е. отношением формального заряда к ионному радиусу, однако при более детальном рассмотрении обнаруживается ряд осложняющих обстоятельств. Ионный обмен в расплавах может одновременно приводить к необратимой окклюзии солей. [c.93]

Аналогично цинку с роданидом метилового фиолетового можно соосаждать и другие элементы, образующие комплексные анионы, например, висмут, медь, кадмий. На этом же принципе основан способ отделения микроколичеств цинка, кадмия, ртути, висмута и кобальта от макроколичеств никеля, магния и хрома [147]. Разделение ионов при помощи ионообменников. Применение органических и минеральных ионообменников для разделения ионов основано на различии прочности соединений ионов с ионообмен-ником. При этом методе разделения ионов используют различие в таких свойствах, как заряды или объемы ионов, степень их гидратации или гидролиза, различие в способности к образованию комплексных соединений с растворителем (элюентом) и изменение этих свойств в зависимости от pH среды и природы ионообменника. [c.81]

Представления [3] о квазигомогенном состоянии ионита и протекании реакции в гомогенной фазе позволили К. И. Сурковой с сотрудниками [10] охарактеризовать каталитическую активность Н-катионита функцией кислотности по Гаммету. Ими показано, что одинаковым концентрациям протонов соответствуют одни и те же значения Но как в растворе кислоты, так и в ионите. Следовательно, каталитическая активность сильнокислотного катионита тождественна активности 10-4-20%-ных растворов серной кислоты или активности кислотных сред с Но = — (0,5-4--4-1,0). Такая кислотность ионообменных смол и обеспечивает наблюдаемую высокую избирательность гидратации третичных олефинов в смесях с Н-олефинами при температурах 80-4-120°. [c.5]

Синтетические ионообменные смолы. XXIII. Энергия гидратации ионов и способность к обмену [3261]. [c.486]

Очень важным свойством ионообменных мембран является склонность к набуханию, которая связана с гидратацией фиксированных ионогенных групп и противоионов. Чем больше обменная емкость и способность к гидратации ионов всех видов, тем больше набухание мембран. Так, для перфторсульфоновых мембран показано, что для различных катионных форм поглош,ение воды возрастает в той же последовательности, что и степень гидратации ионов КЬ+<К+<Ма" <Ь1+ [114]. [c.75]

В своем обширном исследовании, предпринятом в 1955 г., Райхенберг и Маккоули [2] при изучении селективности катионов с 5, 10, 15 и 25% ДВБ по отношению к ионам водорода, лития, натрия и калия пришли к выводу, что отдельные ионообменные участки в ионитах нельзя считать полностью идентичными и что самой вероятной причиной такой неоднородности является различное число поперечных связей в зерне ионита. Возможно, в действительности число поперечных связей широко й непрерывно изменяется по зерну ионита, но для простоты Райхенберг и Маккоули разделили ионит на три области 1) область с малым числом поперечных связей, куда могут проникать полностью гидратированные ионы и где селективность невысока 2) область со средним числом поперечных связей, в которой размер иона может иметь решающее значение, и 3) область с большим числом поперечных связей, где энергия гидратации ионов будет главным фактором, определяющим селективность. Обмен ионов водорода не соответствует полностью этой картине возможно, это объясняется тем, что ионы водорода взаимодействуют с ионитом особым образом, например с образованием свободной ковалентной связи, что характерно для области третьего типа, где ионы водорода могут быть частично дегидратированы. [c.88]

Трудность химического анализа смесей щелочных металлов и необходимость предварительного разделения их на компоненты предопределили целесообразность применения в данном случае метода ионообменной хроматографии. При этом физической основой большинства предлагаемых способов является различие в степени гидратации ионов щелочных металлов и лишь в виде иск.пючения появляются работы по разделению некоторых пар щелочных металлов за счет реакций комплексообразования. [c.138]

ЛОСЬ в ряде специальных работ [3—4]. Было показано, что поглощение воды ионообменным сорбентом (набухаемость), обусловливаемое гидратацией ионов, ограничивается эластичностью органического скелета смолы в свою очередь эластичность смолы зависит от так называемого числа поперечных связей, обычно характеризуемого в случае сонолимеризацпон-ных катионитов номинальнымсодержаниемсшивающего реагента,например, дивинилбензола (ДВЕ). Очевидно, на катионитах с большим числом поперечных связей более четко может быть выявлено различие сорбпруемости ионов разного радиуса. [c.188]

В настоящее время проблема ионных гидратов (сольватов) приобрела свою актуальность в области ионного обмена и ионообменной хроматографии в связи с решением вопроса об ионообменном сродстве [2]. Первые попытки исследования гидратации ионов в солевых формах ионитов принадлежат Э. Глюкауфу, Г. Бойду и Б. Солдано и др. [3]. [c.59]

Известно больише число попыток установить корреляции между ра v личпыми характеристиками гидратации ионов в растворах и характеристиками избирательности. Во многих частных случаях такие попытки были успешны, например, была установлена линейная корреляция между молярными объемами гидратированных катионов и эквивалентными объемами пабухаемого сульфокатионита [14] и селективностью. Изве-сшо большое количество работ, в которых качественно описываются результаты исследования ионообменных процессов с применением идей теории растворов электролитов. В работе [15] было показано, что иден [c.33]

Изучение термогидролитической стабильности анионитов, приготовленных на основе асфальтитов, показало, что потеря емкости анионитов идет параллельно с их дезаминированием. Выяснена зависимость степени потери ионообменной способности различных форм анионитов от температуры и продолжительности нагревания. Показано, что термостабильность сильноосновных асфальтитовых анионитов зависит от энергии гидратации — она снижается с повышением гидратации. В зависимости от природы обменного иона термостойкость анионитов убывает в такой последовательности [c.263]

Максимальное количество ионов, которое поглощается обменным путем 1 г ионита, называют емкостью поглощения, или обменной емкостьюОна достигает 6—10 ммоль экв/г. Ионообменное равновесие определяется природой ионита, гидратацией обменивающихся ионов, их концентрацией в фазе ионита и в растворе. Обмен разновалентных ионов зависит также от величины их заряда. Большой вклад в разработку теории и практики ионного обмена внес Б. П. Никольский. [c.303]

Характеризуют И. спец. параметрами, количественно описывающими способность к обмену и селективность при обмене в многокомпонентном р-ре. Важнейшей количеств, характеристикой И. является обменная емкость-суммарное кол-во противоионов, приходящихся на единицу массы или объема И., в мг-экв/г(мл) или ммоль/г(мл). В зависимости от условий определения различают статич. и динамич. емкость. Коэф. распределения Р характеризует способность И. концентрировать извлекаемый компонент Л-, Р-отношение концентрации этого компонента в И. (с ) к его равновесному содержанию в р-ре (с ) Р = j . Для характеристики сродства (избирательности) И. к определенному иону или компоненту р-ра используют предельный коэф. распределения Р при с -> 0. См. также Ионный обмен. Избирательность зависит от структуры И., хим. строения ионогенных групп и от того, в какой форме извлекаемый ион находится в р-ре (напр., от степени его гидратации, размера, степени сольватации ионогенными и функц. группами). Макс. сольватация сорбируемого иона в фазе И. обеспечивает высокое сродство И. к этому иону. При сорбции крупных и сильно гидратир. ионов избирательность может определяться кол-вом и размером пор И., к-рые для синтетич. орг. И. зависят от типа и кол-ва сшивающего агента и инертного р-рителя, использованных при синтезе (см., напр.. Макропористые ионообменные смолы). [c.256]

В воде ионообменные смолы под влиянием осмотических явлений набухают. На этот процесс существенно влияет величина гидратации фиксированных ионов и про-тивоионов. Препятствуют набуханию смол частота и длина радикалов дивинилбензола, сшивающих длинные углеводородные цепи полимеров стирола с образованием трехмерной сетчатой структуры. Ясно, что чем больше степень сшивания полимерных цепей, тем более жесткую структуру имеет смола и тем меньше она набухает в водных растворах. Сохранение электронейтральности полимера при обмене ионов является причиной того, что обмен противоионов может совершаться только в эквивалентных количествах, т. е. 1 г-экв ионов, вытесненных из смолы, замещается 1 г-экв других ионов того же знака, Следует отметить, что область pH, в которой осуществляется обмен ионов, зависит от константы диссоциации ионообменных групп смолы. Так, сульфокислотные катиониты, например смола КУ-2 (р/(лис < I), способны к обмену ионов водорода на другие катионы в широком интервале pH и при pH > 2,5—3 кислотность на обмен практически не влияет. Карбоксильные катиониты (р/Сднс = 5—6) обменивают свои ионы при pH > 7 и могут использоваться только в солевой форме. Катиониты, содержащие фенольные гидроксильные группы, способны к обмену лишь при pH > 8, т. е. в области значений pH, отвечающей диссоциации фенольных групп. Все это необходимо учитывать при выборе смол для очистки промышленных сточных вод. [c.133]

Вследствие гидрофильности ионизированных функциональных групп ионообменные смолы в воде набухают. При этом объем смол увеличивается, что обусловлено выпрямлением полимерных цепей, образующих матрицу смолы, и увеличением расстояния между ними [3, 4]. Поперечносшивающие-цепи полимера (мостики, образованные дивинилбензолом или эпихлор-гпдрином), повышая жесткость структуры смолы, препятствуют ее набуханию. Поэтому с увеличением содержания в смоле сшивающего агента ее способность к набуханию уменьшается [5]. Чем больше ионный радиус катиона солевой формы катионита, т. е. чем меньше гидратация противоиона функциональной группы ионообменнкка, тем меньше набухание солевой формы смолы. Та же закономерность справедлива и для набухания анионообменных смол. Поэтому набухание катионита КУ-2 максимально в Н+-форме, а анионита АВ-17 в ОН -форме. [c.210]

Молекулы воды и способные к обмену ионы находятся внутри полостей, а не в узлах кристаллической решетки, и могут проходить через отверстия. Такая структура обеспечивает протекание обратимых процессов гидратации, дегидратации и ионного обмена. Вследствие жесткого алюмосиликатиого скелета цеолита его активация, связанная с удалением кристаллизационной воды, не влечет за собой разрушения кристаллической решетки. Теряя воду, цеолит способен вновь адсорбировать ее или вместо нее молекулы других веществ. Жесткий алюмосиликатный скелет обусловливает к тому же ненабухаемость цеолитов в различных жидкостных средах, что является преимуществом перед другими ионообменными веществами. [c.109]

Функциональные группы ионита гидрофильны, поэтому при погружении ионита в раствор вода проникает в ионит, и он набухает, но из-за наличия поперечных связей не растворяется. Набухание ионита зависит от числа гидратации иоглощаемы < ионов, числа и характера ионообменных групп, гидратаци сорбип /еыых ионов, и с уменьшением степени поперечной связанности (уменьшением процента дивинилбензола в смоле) напухание ионита увеличивается. Объем большинства набухших ионитов 2—3 на 1 г сухого ионита. [c.141]

Отсутствие тесных корреляционных связей для казалось бы очевидных зависимостей количества мономолекулярно и физико-хими-чески связанной воды с приведенными выше параметрами торфа нашли в настояш,ее время объяснение, основанное на глубоком изучении химических, физико-химических процессов, протекающих в торфе при различного рода воздействиях. В частности, например, физико-химические исследования торфа различной влажности и степени замещения ионообменного комплекса на ионы кальция позволили показать, что гидрофильные свойства его не являются суммарным эффектом гидрофильности твердой составляющей торфа и гидратации вводимых катионов. Вследствие подвижности макромолекул органической части в торфе относительно легко происходят структурообразовательные процессы, приводящие к изменению физической структуры его ассоциатов. Соответственно изменяются и водные свойства [3, 6]. Среднее [c.50]

При соприкосновении СдЗ с водой происходит удаление из его кристаллической решетки ионов кальция и образование пористого модифицированного слоя на поверхности минерала за счет стягивания — возникновение промежуточного продукта гидратации. Судя по кривой pH, насыщение дисперсионной среды щелочными ионами достигается к 3 ч от начала гидратации, после чего остается практически постоянным [341. По ИК-спектрам идентифицирован СдЗ и доказано наличие конденсации тетраэдров и образование слоистых гидросиликатов. При гидратации наблюдается увеличение активности и величин поверхности трехкальциевого силиката и его новообразований, доказываемое ростом теплового эффекта при смачивании образцов водой. Аномально высокое значение теплоты смачивания исходного СдЗ водой обусловлено частичным растворением вяжущего, поверхностными ионообменными реакциями и другими факторами. Об этом свидетельствует малый тепловой эффект при смачивании бензолом, в то время как для гидрати- [c.236]

Ионообменная хроматография карбоновых кислот в растворах ацетата натрия и уксусной кислоты имеет широкое использование. Этим методом оказывается возм[ожным разделять даже очень сложные смеси оксикислот, что особенно важно для химии сахаров. Раствор ацетата натрия является подходящим элюентом для разделения ионов различных монокарбоновых кислот. Альдоновые и уроновые кислоты элюируются в порядке увеличения молекулярной массы. Если сравнить поведение при элюировании кислот с равным числом углеродных атомов, но с различным числом гидроксильных групп, то оказывается, что силы взаимодействия со смолой увеличиваются с уменьшением числа таких групп. Это дает возможность разделять ряд стереоизомеров, различающихся по степени гидратации и по силе ионного взаимодействия. Однако некоторые изомеры кислот не разделяются путем элюирования раствором ацетата натрия, и в таком случае более выгодно использовать уксусную кислоту. При элюировании уксусной кислотой наиболее важным фактором является кислотность разделяемых кислот. Слабые кислоты элюируются легче, чем сильные кислоты. Если кислоты элюируются буферными смесями, составленными из уксусной кислоты и ацетата натрия, влияние состава элюирующей смеси на удерживаемые объемы легко оценить, применив закон действующих масс. Было найдено также, что элюционную хроматографию органических кислот на анионообменных смолах в ацетатной среде можно успешно использовать для анализов некоторых кислот, содержащихся во фруктовых соках. Гуди и Риман [27] количественно разделили смесь 4—9 мг яблочной, винной и лимонной кислот, находящихся в фруктовых соках, и отделили их от сахаров с помощью 2,0 М раствора уксусной кислоты и 0,4 М [c.160]

Катализ на ионообменных смолах. Ионообменные смолы вот уже более 20 лет используют в качестве катализаторов разнообразных химич. реакций. В таких системах каталитич. функции выполняют противоионы. В случае катионитов это протоны, катализирующие реакции, протекающие с промежуточным образованием карбониевых ионов (гидролиз, этерификация, гидратация и дегидратация, алк1и[ироваиие, катионная нолимеризация и др.). Аниониты, каталитич. функции к-рых выполняют ноны 0Н , N-, СН СОО и др., катализируют реакции, характеризую1циеся образова-нш м анионных комплексов в качестве промежуточных соедннешп , гл. обр. конденсацию и этерификацию. [c.486]

В ряду одновалентных анионов способность к ионообмену сильноосновных анионитов снижается по мере увеличения их протонного сродства. В ряду двухвалентных органических анионов уменьшение обменной способности связано с повышением степени гидратации. Сродство по одно- и двухвалентным (не комплексообразующим) катионам при pH 10 по отношению к фосфорнокислым катионитам уменьшается с, увеличением радиуса негидратированного иона. Коэффициенты селективности по катионам первой группы, близкие к единице, показывают малую избирательность катионитов по отношению к двухвалентным катионам— селективность высокая [71]. [c.134]