Ионообмен закономерности

Создание высококачественных ионообменных материалов в достаточном количестве возможно только на основе детального исследования и описания механизма и кинетических закономерностей всего процесса синтеза ионообменных смол. Несмотря на то что сополимеры стирола с дивинилбензолом уже в течение многих лет широко применяются в производстве ионообменных материалов, детальному изучению и математическому описанию процессов, лежащих в основе синтеза этих материалов, не уделялось достаточного внимания. Это объясняется сложностью процессов синтеза и различными трудностями как методологического, так и экспериментального характера. [c.295]

При использовании каталитических систем на основе ионообменных смол наблюдались три закономерности [c.80]

Изменение константы обмена на других ионообменных материалах также зависит от изменения соотношения активности ионов при переносе их от растворителя к растворителю и онределяется томи же закономерностями, что изменения соответствующих коэффициентов активности (см. 70). [c.433]

В соответствии с масштабами использования в практике неорганического анализа большое внимание в книге уделено ионообменной хроматографии, ионообменникам, рассмотрению закономерностей статики и динамики ионообменных процессов, а также использованию ионитов, особенно органических, в аналитической химии. [c.4]

Современные теоретические представления о механизме хроматографических процессов в колонках или в тонких слоях (в том числе и на бумаге) возникли при рассмотрении адсорбционно-хроматографических закономерностей, открытых М. С. Цветом. По мере открытия новых хроматографических явлений, известные ранее закономерности в той или иной мере использовались для теоретической интерпретации наблюдений в области ионообменной, распределительной, осадочной и других разновидностей хроматографии. Такая преемственность в формировании теоретических концепций влечет за собой необходимость при обсуждений различных по механизму процессов хроматографии, объединяемых наименованием сорбционные процессы , исходить из сложившихся теоретических представлений об адсорбционно-хроматографических закономерностях и явлениях [5, 61. Это обстоятельство принято во внимание при изложении теоретических основ хроматографии как метода разделения гомогенных смесей (гл. I). Однако рассматривать здесь более подробно метод адсорбционной хроматографии нет оснований ввиду его ограниченного применения в анализе неорганических соединений. [c.10]

При вытеснительной хроматографии раствора, содержащего смесь электролитов, вытеснитель должен содержать противоион, который связывается с сорбентом (ионитом) более прочно, чем противоионы разделяемой смеси. В остальном основные закономерности вытеснительного варианта адсорбционной и ионообменной хроматографии имеют много общего между собой. [c.36]

Несмотря на большое сходство в технике эксперимента при разделении компонентов смесей, между ионообменной и адсорбционной хроматографией имеется существенное различие. Первая основана на законах стехиометрии, приложимых к реакциям ионного обмена. Вторая — основана на молекулярной адсорбции, которая обычно подчиняется закономерностям, выражаемым изотермами адсорбции Лэнгмюра или Фрейндлиха. Поэтому в молекулярной хроматографии отдельные вещества могут десорбироваться и элюироваться (вымываться) чистым растворителем, тогда как в случае ионообменной хроматографии в качестве элюента необходим раствор электролита. [c.119]

Динамика ионного обмена описывается системой уравнений статики, кинетики и материального баланса. Однако кинетические модели ионного обмена различны. Процесс может контролироваться внешней или внутренней диффузией, или химической реакцией между ионитом и компонентом раствора. Иногда он зависит от других факторов, например от изменения объема ионита, от диффузионного электрического потенциала, который может возникать, если ионы имеют разные заряды и разные подвижности, и проч. В связи с этим предложено множество кинетических уравнений для разных вариантов механизма процесса. Априорный выбор той или иной кинетической модели, а следовательно, и кинетического уравнения для конкретного ионообменного процесса обычно затруднителен — требуется предварительное экспериментальное исследование. Чаще всего закономерности кинетики ионного обмена в основном тождественны таковым для диффузионных адсорбционных процессов, где массопередача в значительной мере зависит от гидродинамических условий. Вопросы кинетики ионного обмена рассмотрены в монографиях [52, 83а, 107, 145, 180, 181]. [c.309]

Так, типичные неполярные адсорбенты — уголь, графит, сажа, парафин, полиэтилен, тефлон — образуют поверхностные (хемосорбционные) соединения с кислородом воздуха или воды либо адсорбируют ПОИ (ОН , Н+ и др.) из раствора. Вопросы ионного обмена, составляющего лишь один из разделов учения о двойном электрическом слое, оказываются в некоторых отношениях более широкими и выходят за рамки представлений о существовании границы раздела фаз и ДЭС. Дело в том, что основные закономерности ионного обмена не изменяются с ростом дисперсности и сохраняются не только при частичном вырождении понятия поверхности раздела (активные угли, цеолиты), но и при переходе к студням ВМС (типично гомогенным системам), где представления о поверхности раздела и ДЭС теряют физический смысл. Здесь следует познакомиться с ионитами (ионообменными материалами) , широко используемыми в практике. [c.190]

Естественно, что ионы образца, слабо взаимодействующие с ионообменником, при этой конкуренции будут слабо удерживаться на колонке и первыми вымываются с нее и, наоборот, более сильно удерживаемые ионы будут элюировать из колонки последними. Обычно возникают вторичные взаимодействия неионной природы за счет адсорбции или водородных связей образца с неионной частью матрицы или за счет ограниченной растворимости образца в подвижной фазе. Трудно выделить классическую ионо-обменную хроматографию в чистом виде, и поэтому некоторые хроматографисты исходят из эмпирических, а не теоретических закономерностей при ионообменной хроматографии. [c.32]

Теория возникновения потенциала в случае жидкостных мембран основана на учете распределения вещества между двумя не-смешивающимися жидкостями. Наблюдаемые при этом закономерности достаточно сложны. Схема процессов, происходящих в жидкостных ионообменных мембранах, приведена на рис. 6.1. [c.178]

В промышленном масштабе была реализована схема ионообменной очистки, состоящая из трех агрегатов по 2 колонны (один находится в работе, другой на регенерации). Первая и третья пары колонн заполнялись анионитом, вторая катионитом Воспроизведение этой схемы в лабораторных условиях [16] позволило определить основные закономерности ее работы. Контроль вели по показателю электропроводности. [c.184]

Для хроматографии полимеров могут использоваться обычные нормально- или обращенно-фазовые, либо ионообменные процессы, основанные на связывании разделяемых молекул с поверхностью силами межмолекулярного взаимодействия. Примером такого подхода может служить обращенно-фазовая хроматография белков, позволяющая разделять компоненты, различающиеся балансом гидрофобных и гидрофильных свойств. Закономерности таких разновидностей хроматографии в общем напоминают наблюдаемые при разделении низкомолекулярных веществ. Главной- специфической особенностью является использование сорбентов с, большим средним диаметром пор — до 50 нм вместо 6—10 нм. В то же время упомянутые виды хроматографии малоселективны по отношению к родственным в химическом отношении полимерам, различающимся молекулярными массами. [c.332]

Так или иначе гидролиз солевых форм сильноосновных анионитов, несомненно, оказывает влияние на ионообменное равновесие, что наиболее отчетливо должно проявляться в динамических условиях хроматографического процесса. Если же учесть, что ионитовые смолы в последнее время стали использоваться в процессах с весьма жестким режимом (высокие температуры, давления, скорости фильтрации и т. п.), то становится понятным, какой большой интерес представляет собой знание закономерностей гидролиза солевых форм ионитов для теории и практики ионообменной хроматографии. [c.48]

Однако следует заметить, что до недавнего времени успехи в изучении поверхностных свойств дисперсных минералов были весьма ограниченными. До сих пор не выяснены закономерности ионообменных реакций и отсутствуют достоверные данные о положении обменных ионов на поверхности глинистых минералов, не была установлена доля участия обменных ионов в ад-< орб ционных процессах и формировании коагуляционных структур. [c.67]

За время, прошедшее после выхода в свет 2-го издания, достигнуты значительные успехи в разработке и создании новых интенсивных процессов и высокопроизводительных аппаратов. Б связи с этим при подготовке 3-го издания учебника в него внесены задуманные А. Н. Плановским дополнительные главы по химическим процессам, кристаллизации, сублимации, ионообменному и мембранному разделению (что делает курс процессов и аппаратов химической технологии в основном завершенным и соответствующим современным требованиям подготовки инженеров-механиков). Дальнейшее развитие и углубление получила предложенная А. Н. Плановским плодотворная идея изложения всех процессов (за исключением механических) на основе единых кинетических закономерностей. Стиль, методология и структура учебника оставлены без изменения. [c.7]

Механизм ионного обмена при очистке газов изучен недостаточно полно. Предполагается, что он включает следующие основные стадии 1) диффузия вытесняющих ионов из ядра газовой фазы к поверхности ионита 2) диффузия вытесняющих ионов с поверхности ионита внутрь его зерна к точкам обмена 3) обмен ионов на активных центрах 4) диффузия вытесненных ионов из зерна ионита к его поверхности 5) диффузия вытесненных ионов с поверхности ионита в ядро газовой фазы. Таким образом, скорость ионообменного процесса лимитируется скоростью наиболее медленной стадии. Скорость реакции этой стадии можно определить из уравнений кинетики физической адсорбции или хемосорбции, приведенных ранее. Например, скорость протекания третьей стадии характеризуется уравнением кинетики химической реакции, а скорость диффузии — уравнениями массообмена. Подробно закономерности кинетики [c.84]

Такая же закономерность снижения каталитической активности по мере утя/келения катиона наблюдается на цеолитах типа У. Однако ионообмен- [c.316]

Из рис. 1, на котором приведена зависимость стеленц нревраш ения кумола а от силового поля ионообменного катиона, видно, что, хотя характер этой зависимости для цеолитов типа X несколько отличается от такового для цеолитов типа У, суш,ествует общая закономерность чем больше силовое поле катиона, тем активнее цеолитный катализатор. Следовательно, для цеолитов с двухзарядными катионами сохраняется та же заьопомерност] , которая была установлена для однозарядных цеолитов [1]. [c.316]

В настоящее время появились наиболее полные методы, сочетающие разделение мальтенов с учетом их химической природы и размеров комбинации ионообменной хроматографии с гель-фильтрованием. По-видимому, очередность применения хроматографии и гель-фильтрования не имеет значения. Например, из остаточных нефтяных фракций ионообменной хроматографией выделены кислые и основные фракции [249] и найдено, что в природных асфальтах, промышленных остаточных фракциях и окисленном битуме содержание основных компонентов выше, чем кислых. Основные фракции имеют азот- и серусодержащнх компонентов в 2—3 раза больше, чем кислородсодержащих. Содержание углерода в кислых фракциях более, а в остальных менее 80 %. В содержании водорода не наблюдается закономерностей. [c.104]

Существенный вклад внесла аналитическая химия в решение такой важной проблемы современной науки, как синтез и изучение свойств трансурановых элементов. Предсказание химических свойств трансурановых элементов оказалось более сложным, чем для элементов, входящих в периодическую систему в ее старых границах, так как не было ясности в распределении новых элементов по группам. Трудности усугублялись и тем, что до синтеза трансурановых элементов торий, протактиний и уран относились соответственно к IV, V и VI группам периодической системы в качестве аналогов гафния, тантала и вольфрама. Неправильное вначале отнесение первого трансуранового элемента № 93 к аналогам рения привело к ошибочным результатам. Химические свойства нептуния (№ 93) и плутония (№ 94) показали их близость не с рением и осмием, а с ураном. Было установлено, что трансурановые элементы являются аналогами лантаноидов, так как у них происходит заполнение электронного 5/- слоя, и, следовательно, строение седьмого и шестого периодов системы Д. И. Менделеева аналогично. Актиноиды с порядковыми номерами 90—103 занимают места под соответствующими лантаноидами с номерами 58—71. Аналогия актиноидов и лантаноидов очень ярко проявилась в ионообменных свойствах. Хроматограммы элюирования трехвалентных актиноидов и лантаноидов были совершенно аналогичны. С помощью ионообменной методики и установленной закономерности были открыты все транс-кюриевые актиноиды. Рекордным считается установление на этой основе химической природы элемента 101 — менделевия, синтезированного в начале в количестве всего 17 атомов. Аналогия в свойствах актиноидов и лантаноидов проявляется также в процессах экстракции, соосаждения и некоторых других. Экстракционные методики, разработанные для выделения лантаноидов, оказались пригодными и для выделения актиноидов. [c.16]

В пособии изложены основные принципы. хроматографического анализа в применении к исследованию многокомпонентных растворов неорганических ве-ш,еств, теоретическое обоснование каждого метода, рассмотрены возможности того или иного хроматографического метода (ионообменная, распределительная, осадочная, адсорбционно-комплексообразовательная, окислительно-восстановительная хроматография в колоночном, бумажном и тонкослойном вариантах) при решении различных задач, какие могут возникнуть в работе химика-аналитика как в чисто прикладном аспекте, так и в процессе научного эксперимента. Большое внимание в настоящем учебном руководстве уделено ионообменной хроматографии, ионообменни-кам и рассмотрению закономерностей статики и динамики ионообменных процессов, а также использованию ионитов, особенно органических, в аналитической химии. [c.2]

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]

В литературе до сих пор не сформировалось единое мнение о механизме ион-парной хроматографии. Согласно одной модели, гидрофобные ионы модификатора сорбируются на поверхности алкилсиликагеля таким образом, что к подвижной фазе обращены заряженные группы (рис. 4.40,а реакция I). В результате образуется поверхность, обладающая ионообменными свойствами. Предполагается, что сорбция в таких системах подчиняется обычным закономерностям ионообменной хроматографии (реакция II). Такой точки зрения придерживаются авторы работ [112, 352, 402]. [c.170]

Закономерности, которые наблюдались при экстракции ионных ассоциатов, имеют место и прп извлечении по ионообменному механизму (конкурируюш,ее действие некоторых анионов, высаливающее действие катионов и влияние природы разбавителя). Степень извлечения растет с повышением молекулярного веса амина, однако селективность при этом падает (более подробно по этому вопросу см. [435, 436)). При использовании разбавителей с низкими значениями диэлектрической проницаемости (бензол, толуол, ксилол, хлороформ, четыреххлористый углерод, октан и др.) при больших концентрациях извлекаемого элемента в фазе растворителя протекают процессы ассоциации. Чем выше молекулярный вес амина и ниже значение диэлектрической проницаемости (е) разбавителя, тем в большей степени протекают процессы полимеризации (вплоть до мицеллярно-коллоидного состояния) [437, 677, 680, 1063]. Растворимость ассоциатов анионов с аминами падает по мере возрастания молекулярного веса неполярных разбавителей. Повышение температуры или добавление полярных разбавителей повышает растворимость. Практически для всех аминов влияние анионов на экстракцию ассоциатов перренат-иона уменьшается в ряду IO4 > J Вг N0 " 1 . Более подробно о механизмах экстракции см. в [48, 588, 1023 и др.), [c.201]

По сорбционной способности (или сродству ц ионообменной смоле) все катн-ояы располагаются в ряд, основные закономерности которого следующие в ряду вонов одинакового заряда сродство к смоле увеличивается с увеличением радиуса гидратярованного иоиа, а в ряду ионов с разными зарядами сродство увеличивается с ростом заряда иона. [c.95]

Рассмотренные выше закономерности ионообмена относятся к водным растворам. Ионообмен в водно-органически.ч растворителях и неводных растворителях протекает гораздо медленнее и подчиняется сложным уравнениям. [c.590]

Изучение закономерностей процесса набухания ионитовых смол при изменении состава или концентрации контактирующего с ними раствора представляет несомненный интерес для теории и практики ионообменной хроматографии. Этому посвящено большое число исследований, в которых основное внимание акцентировано на набухании катионооб-меннпков. И лишь в последнее время появились работы, относящиеся к не менее важным вопросам набухания анионитовых смол [1, 21 [c.32]

Для объяснения закономерностей ионообменных процессов был выдвинут ряд теорий наиболее обешаю-шими из современных теорий являются представления Грегора. Согласно его теории, ионообменную смолу следует рассматривать как набухший гель, в котором установилось равновесие между давлением набухания (или осмотическим давлением) и упругими силами сшитой матрицы полимера. Всякое изменение условий нарушает этот баланс, и система переходит в новое состояние равновесия. Так, например, если полностью набухшую смолу в натриевой форме перевести в водородную форму, зерна ионита несколько увеличатся в размере это увеличение тем меньше, чем больше степень поперечной сшивки смолы. Согласно теории Грегора, замена малого иона на ион большего радиуса приводит к тому, что углеводородный скелет смолы раздается при этом упругие силы растут, вызывая в свою очередь увеличение внутреннего давления на подвижные элементы набухшей смолы, что приводит к выдавливанию некоторой части свободной воды из матрицы полимера В результате устанавливается новое равновесное состояние, при котором прирашение объема ионита будет меньше, чем разница объемов гидратированных ионов водорода и натрия. С уменьшением степени сшивки уменьшаются и силы упругости, возникающие при данном приращении объема, в связи с чем количество свободной воды, выжимаемой из матрицы ионита при заданном изменении ионного состава, будет меньше, а конечное увеличение объема смолы, следовательно, будет больше. [c.25]

Были систематически исследованы закономерности ионообменной и молекулярной сорбции важнейших групп гербицидно активных соединений хлоруксусных, хлорпропионовых, хлорбензойных и хлорфенок-сиуксусных кислот, а также хлорацетатов, хлорпропионатов, хлорбен-зоатов и хлорфеноксиацетатов. [c.433]

Биология и медицина. Начало биологическим применениям стеклянных электродов с металлической функцией ( катион-чувствительных ) положили работы Эйзенмана с сотрудниками (1957 г.). Результаты работы, проведенной под руководством Эйзенмана, дали возможность биологам получать данные об активности ионов калия и натрия непосредственно с места их действия (in situ) в биологических процессах. В этих работах подчеркивается и другая сторона вопроса для ряда биологических явлений (возникновение биопотенциалов, клеточная проницаемость и связанные с ней процессы нервного возбуждения, кажущаяся специфичность многих клеток и тканей по отношению к ионам К ) физико-химические закономерности оказываются во многом сходными с теми, которые имеют важное значение в функционировании стеклянных и мембранных электродов. Это повышает интерес и значимость самой ионообменной теории стеклянного электрода. [c.331]

Важные данные о зависимости прочности комплексов р. з. э. от состава и строения комплексообразующего реагента вытекают из количественного физико-химического изучения равновесий, характеризуемых константами устойчивости комплексов. Для этой цели в наших исследованиях с А. М. Со-рочан были использованы методы [8—10] потенциометрии, растворимости, статического ионного обмена и ионообменной хроматографии. Результаты этих работ в сочетании с литературными данными по константам устойчивости не только полностью согласуются с ранее сформулированными закономерностями, но и позволяют получить новый дополнительный материал. Заслуживают упоминания особо высокая прочность комплексов р. з. э. с пятичленными циклами, что имеет место у многоосновных карбоновых кислот с карбоксильными группами, расположенными у соседних атомов углерода (например, лимонная кислота), и у комплексонов — соединений с ими-ноуксусными группировками — N — СНз — СООН, в которых атомы р. з. э. вступают в координационную связь с атомами кислорода и азота. Этим, а также значительным числом пятичленных циклов объясняется, в частности, предельно высокая устойчивость комплексов р. з. э. с этилен- и циклогексан-диаминтетрауксусными кислотами. Уместно отметить, что тонкие геометрические различия комплексонатов р. з. э. объясняют ход зависимости устойчивости их от порядкового номера элемента. По-видимому, геометрия комплексов р. 3. э. с ЭДТА и ЦДТА такова, что от лантана к лютецию в связи с лантанидным сжатием монотонно падает напряженность пятичленных колец, что и объясняет монотонное возрастание прочности соответствующих комплексов. Наоборот, у соединений, например, с оксиэтилиминодиуксус-ной кислотой минимальное напряжение цикла падает на средние элементы (иттрий, диспрозий и пр.), вследствие чего прочность комплексонатов тяжелых иттриевых и особенно легких цериевых элементов оказывается более низкой. [c.277]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология