Ионный обмен динамика

В хроматографии ионный обмен происходит в динамических условиях, т. е. при непрерывном перемещении жидкой фазы — раствора относительно твердой фазы — ионита. Таким образом, величина сорбции в динамических условиях зависит не только от статики этого процесса, но и от его кинетики, следовательно, задачей динамики ионного обмена является изучение процесса перемещения обменивающихся ионов вдоль слоя ионита. Эта задача решается на основе уравнения баланса, выведенного В. В. Рачинским (15]. [c.106]

О. М. Тодесом и В. В. Рачинским [59—61] развита теория динамики ионного обмена и выведены уравнения, позволяющие рассчитать вероятную форму выходной кривой при режиме параллельного переноса фронта сорбционной волны. Ими были получены относительно простые расчетные формулы, пригодные для случая обменной сорбции одновалентных ионов. Экспериментальная проверка теоретически выведенных формул выполнена В. В. Рачинским [61] с использованием катионита КУ-2, а затем А. Т. Давыдовым и Ю. А. Толмачевой, изучавшим ионный обмен на сульфоугле [65] и анионообменных смолах 166]. [c.104]

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]

Как указывалось выше, относительное концентрирование состоит в получении из смеси продукта, обогащенного данным компонентом. Поэтому оно является результатом частичного или полного разделения смеси. В методе сорбции разделение смесей осуществляется в хроматографическом опыте, представляющем собой сорбционный динамический метод разделения смесей. Поскольку системы классификации сорбционных процессов по их механизму (адсорбция, ионный обмен, распределение, осадкообразование) и по способу осуществления сорбционного опыта (статика, динамика, хроматография) независимы друг от друга, можно говорить [c.315]

Динамика ионного обмена смесей описывается, как известно [1, 2], системой дифференциальных уравнений с частными производными, строгое решение которой сопряжено со значительными математическими трудностями. Для практического расчета динамических процессов разделения смесей с неодинаковым распределением компонентов между фазами (одним из таких процессов является ионный обмен) нашел применение приближенный метод расчета по ступеням. Этот метод становится точным, если при расчете равновесных процессов разбивать колонну на бесконечно большое число ступеней, а при расчете неравновесных процессов, если в качестве шага выбран слой, равный по величине теоретической тарелке . [c.159]

Метод лучей представляет особый интерес при обсуждении полученных результатов применительно к ионному обмену в динамических условиях. Он отображает динамику ионообменного процесса, показывая реальное изменение концентрации раствора в начале переходной зоны (в которой происходит ионный обмен) [c.19]

Хотя теория ионообменной хроматограммы трех ионов разработана на примере одновалентных ионов, однако от этого теория не теряет обш,ности. Она может быть перенесена и на динамику обмена разновалентных ионов, если учесть правило, определяющее влияние разбавления на ионный обмен (Е. Н. Гапон, 1934). [c.73]

Необходимо Дальнейшее развитие т ории кинетики И динамики процессов в редокситах, включая рассмотрение окислительно-восстановительных превращений, осложненных ионным обменом, воздействием концентрированных реагентов, специфическим влиянием органических компонентов в растворе и т. п. [c.129]

Исследование свойств как сетчатых, так и растворимых полиэлектролитов и ионитов вообще проводится как по линии изучения степени ионизации ионогенных групп, так и в отношении эффекта сольватации, анализа роли полимерной матрицы в ионном обмене и, наконец, в направлении количественного анализа общих закономерностей равновесия, кинетики и динамики ионного обмена. Область применения ионитов и процесса ионного обмена непрерывно расширяется. Велико значение ионного обмена в разделении и выделении минеральных ионов в гидрометаллургии, в атомной промышленности и в водоподготовке. [c.3]

Область изменения константы обмена от О до со можно разбить на два характерных участка участок, где 2<С 1, и участок, где 1, 2>1-Для обоих участков точка к = является пограничной. Рассмотрим особенности динамики ионного обмена длн этой особой переходной точки. Важнейшей особенностью динамики ионного обмена при /с,, 2 = 1 является то, что между количествами ионов в сорбенте и в растворе имеет место линейная зависимость. Как можно было заметить [сравни уравнения (25) и (67)], динамика ионообменной сорбции при 1,2 = 1 должна подчиняться тем же закономерностям, что и динамика молекулярной сорбции при линейной изотерме. Поэтому все изложенное по этому поводу в предыдущем параграфе имеет силу и для динамики ионного обмена при / J 2=l принимая во внимание, конечно, что при ионном обмене действует ограничительное условие эквивалентности ионного обмена. [c.31]

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]

За последнее время теория и практика ионного обмена получили новое развитие, как в отнощении получения новых синтетических ионитов, катионитов, анионитов и специальных смол, так и в теории ионного обмена, статики, кинетики и динамики. Получили широкое развитие ионообменные мембраны. Выяснены отдельные факторы, влияющие на ионный обмен и различные аномалии при ионном обмене, влияние индивидуальных особенностей ионитов, индивидуальных особенностей сорбируемых веществ, влияние неводных растворителей. Иониты получили применение в качестве молекулярных сит . Выяснено значение ионитов в процессах катализа (И. П. Лосев, Е. Б. Тростянская), микропористость и макропористость ионитов (Е. Б. Тростянская), синтезированы амфотерные полиэлектролиты (А. Б. Даванков). [c.277]

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) — два метода радиоспектроскопии, позволяющие изучать структуру и динамику молекул, радикалов, ионов в конденсированных и газовой фазах вещества. Спектры ЯМР обладают высокой специфичностью и широко применяются для идентификации соединений, в структурно-аналитических целях, а также для изучения быстрых обменных процессов. Спектроскопия ЭПР — метод исследования парамагнитных частиц и центров, кинетики и механизмов процессов, происходящих с их участием. Особенно большой прогресс в развитии методов спектроскопии ЯМР и ЭПР, достигнутый в последние годы, связан с появлением импульсных фурье-спектрометров, двухмерной спектроскопии и техники множественного ядерного, электрон-ядерного и электрон-электрон-ного резонанса. [c.5]

Применение методов спектроскопии ЭПР в химических исследованиях весьма разнообразно. Но грубо можно говорить о двух направлениях— одном, касающемся в основном структурных аспектов, и другом — динамики процессов. К первому относится изучение структуры органических, неорганических и комплексных радикалов и ион-радикалов, парамагнитных центров в твердых телах и т. д., а ко второму — изучение механизмов и кинетики химических реакций, обменных процессов и т. д. [c.68]

Эксперименты показали, что не только безводная конечная нефтеотдача, но и вся динамика процесса извлечения нефти существенно зависят от активности ионного обмена (рис. 14). В пластах с низкой обменной емкостью более эффективно применение полимерного раствора, приготовленного на пресной воде, — при этом нефть добывается с меньшей обводненностью. В пластах с высокой обменной емкостью предпочтительно воздействие полимерным раствором на минерализованной (пластовой) воде. [c.52]

Выше рассматривалась ситуация, в которой спин-спиновые взаимодействия считались фиксированными, обменные интегралы считались постоянными в течение времени жизни РП. Такую ситуацию можно было бы назвать статической моделью спинового катализа. РП и парамагнитная добавка в этой модели образуют жесткую структуру с фиксированными расстояниями между спинами. Такая ситуация вполне может реализоваться в эксперименте. Например, реакционный центр фотосинтеза представляет собой молекулярный аппарат , в котором составляющие молекулы организованы в определенную структуру. При разделении заряда в реакционном центре образуется ион-радикальная пара. Спиновая динамика в этой радикальной паре может измениться при взаимодействии этих анион-радикалов с двухвалентным ионом железа - парамагнитной частицей. В этом случае ион железа может ускорять или замедлять процесс разделения зарядов в реакционном центре, и для описания влияния парамагнитной добавки можно применить статическую трехспиновую модель. [c.69]

Основная цель применения ионообменной хроматографии для многочисленных задач технологии и анализа состоит в разделении смесей и поглощении отдельных компонентов их. Естественно, что и теория ионообменной хроматографии должна основываться на рассмотрении одновременного процесса обмена всех компонентов смеси. Однако до настоящего времени при расчетах как по статике, так и по динамике ионного обмена обычно исходят из законов статики обмена индивидуальных ионов. Степень такого приближения не всегда обоснована. Упрощенный подход объясняется в основном тем, что расчет реальных систем, представляющих собой смеси ионов, связан с громоздкими математическими вычислениями, которые для задач статики сводятся к решению систем нелинейных алгебраических уравнений, а для задач динамики— к решению систем нелинейных дифференциальных уравнений с частными производными. Многочисленные работы по статике обмена индивидуальных ионов свидетельствуют о том, что даже в этой сравнительно более простой области исследования окончательно не решены вопросы о механизме обмена и, следовательно, о количественных закономерностях, которым подчиняется обмен. [c.12]

Целевым назначением хроматографии как разновидности динамического опыта является разделение смесей в аналитических или препаративных целях. В динамике обмена смесей, связанной со взаимным вытеснением ионов [1] или перераспределением промывающего комплексообразующего реагента [2], требуется одновременный учет всех присутствующих в смеси компонентов, что весьма затрудняет, а часто делает невозможным точный расчет процесса. Б хроматографии, главным образом, в варианте анализа промыванием (элюентный анализ) вследствие малых (по сравнению с полной обменной емкостью) степеней отработки ионита по компонентам разделяемой смеси и, соответственно, низких их концентраций на выходе из колонки часто допустимы существенные упрощения последние сводятся к предположению о независимости обмена всех компонентов разделяемой смеси на ионите, а в простейшем варианте тарелочного метода — и к предположению о симметричности выходных кривых [3]. [c.91]

Избирательное поглощение одного или группы веществ в сорбционной колонке протекает по законам динамики, описанным для фронтального процесса. Решающим фактором в дополнение к избирательности является образование резкой границы фронта зоны сорбируемого компонента. Если кинетическому размыванию зоны не противопоставляется равновесное обострение, то поглощающийся компонент начинает очень быстро проскакивать через колонку задолго до ее насыщения этим веществом. При механизме обострения и удачном выборе кинетических параметров (скорость протекания раствора, размер зерен сорбента и др.) проскок сорбируемого вещества начинается лишь после того, как большая часть колонки будет насыщена этим компонентом по отношению к исходному раствору. При ионном обмене, как было показано [8] при анализе системы уравнений тина (1) и уравнения изотермы ионного обмена (4), образование резкой границы хроматографической зоны при обмене равновалентных ионов наблюдается в том случае, когда константа обмена поглощаемого и вытесняемого ионов больше единицы (первый ион — вытеснитель). В случае обмена ионов разной валентности условие обострения границ зон ионов определяется неравенством [c.118]

Уместно напомнить, что емкость сорбции ионов при классическом ионном обмене в отсутствие конкурирующих ионов в растворе (в динамике) не зависит от концентрации сорбируемых ионов. В соответствии с уравнением (2) предельное насыщение активных центров ионита аминокислотами или пептидами может быть достигнуто в ряде случаев при исключительно высоких практически недостижимых концентрациях вещества. Подобная ситуация возникает при сорбции всех аминокислот карбоксильными катионитами. Особенно мала емкость сорбции у моноами- [c.191]

Сложная задача многокомнонентной динамики ионного обмена может быть значительно упрощена для анализа бинарного ионного обмена [322]. Рассмотрим вначале обмен равновалентных ионов. Эквивалентный ионный обмен при постоянстве обменной емкости ионита для бинарного ионного обмена позволяет представить изотерму ионного обмена в форме зависимости количества сорбиро- [c.151]

Кроме устойчивости комплексных ионов на порядок вымывания влияет также относительное сродство металла к иониту. Показано, что адсорбируемость ионов редкоземельных элементов на ионите КУ-2 уменьшается от лантана к лютецию. Устойчивость же комплексов обылно возрастает в этом же направлении [35]. Динамика ионо- обменного разделения определяется именно этими двумя факторами. Действие их всегда взаимосвязано, поскольку оба они регулируют концентрацию анионов комплексообразующего агента, диссоциирующего в водном растворе. Изменение одного параметра неизбежно влечет за собой изменение другого. [c.339]

ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА — наука, пограничная между химией и новыми разделами физики, возникшими в первые тридцать лет 20 в. (квантовая мехс1-иика, электронная теория атомов и молекул). Задачей X. ф. является применение теоретических и экспериментальных методов этой новой физики к химич. проблемам, а именно к вопросам строения и превращения веществ. Основными ра еделами X. ф., установившимися еще в 20—30-х гг., являются 1) Строение электронной оболочки атома (в связи с периодич. законом Д. И. Менделеева). 2) Квантово-мьханич. природа валентности, химич. С1гл и сил межмолекуляр-ного сцепления. 3) Строение молекул, их геометрия, электрические, магнитные и оптич. свойства. 4) Строение и свойства кристаллов, жидкостей, растворов, адсорбционных слоев, сольватация ионов. 5) Динамика молекул, молекулярные сиектры, молекуля )-ные константы, возбуждение атомов и молекул, обмен энергий ири соударении частиц (атомов, ионов, молекул). 6) Современная химич. кинетика — природа элементарных химич. актов, происходящих под действием тепла, квантов света, электронного удара свойства свободных радикалов, возбужденных молекул и других лабильных частиц природа химич. активации и квантово-механич. теория реакционной способности разлпчных соединений в связи с пх строением фотохимия, реакции в разрядах, теория горения и взрывов. [c.318]

Как было показано, в большинстве расчетов динамики сорбционных процессов фигурирует не коэффициент р, а связанное с ним отношение у/р, имеющее размерность длины. На рис. 2.6 приведена номограмма, отражающая уравнение (2.28) и позволяющая находить значения отношения у/р для обмена пар ионов с известным а по заданным значениям V ж й (применительно к ионному обмену некоторых катионов) на ион водорода для разбавленных водных растворов при 18° С [66]. Метод пользования номограммой состоит в следующем 1) соединив прямой линией правый индекс на левой шкале, отвечающий данной линейной скорости, с правым индексом средней шкалы, соответствующим а данного иона на правой шкале, отсчитываем значение х о = v/ )d ,n Для ионита, имеющего зернение ср = 0,49 мм 2) Соединив прямой линией индекс на правой шкале, соответствующий заданному значению (у/Р)(1=о,491 с левым индексом средней шкалы, соответствующим диаметру загрузки по левым индексам левой шкалы определяем искомую ве.т1ичину а о = 1 /Р Для данного иона на ионите заданного зернения 3) для ионов натрия при й = 0,49 мм отношение р/р находится сопоставлением индексов левой шкалы. [c.79]

В начальные моменты времени коэффициент пропорциональности больше постоянной у, асимптотически приближаясь к ней. Так, при i -> О daldt 1/а. Следует отметить, что применительно к ионному обмену уравнение (2.34) как эмпирическое было сформулировано Глюкауфом [93]. При решении некоторых задач динамики сорбции ранее оно использовалось Тихоновым. [c.85]

Веницианов Е. В., Галкина Н. Я., Ипполитова О. Д., Махалов Е. М. Решение задачи динамики ионного обмена многокомпонентных систем при учете диссоциации в фазе ионита и в растворе.— В кн. Всесоюзная конференция по ионному обмену Тез. докл. М. Наука, 1979, с. 150. [c.223]

В настоящее время число оригинальных работ по теории гетерогенных ионообменных процессов весьма велико, но в них, естественно, излагаются, иногда весьма математизированным языком, результаты исследований в той или иной сравнительно узкой области. Вопросы теории освещаются и в монографиях, и в сборниках по ионному обмену, хотя и не всегда достаточно полно так, в ряде книг основное внимание уделяется статике ионного обмена [1—3], статике и равновесной динамике [4—7], статике и кинетике [8]. Там же, где в той или иной степени рассматриваются одновременно статика, кинетика и динамика [9—12], весьма неполно освещаются работы советских исследователей и не всегда делаются выводы о практически важных вытекающих из теории следствиях. В настоящей статье делается попытка краткого целостного изложения простейших представлений по статике, кинетике и динамике ионного обмена и по ионообменной хроматографии при этом основное внимание уделяется описанию физической картины того или иного процесса (а не его количественному рассмотрению) с некоторыми выводами практического характера. По замыслу все это должно позволить широкому кругу химиков-аналити-ков и иня енеров-технологов ознакомиться с основными направлениями работ в области теории ионного обмена и рационально подходить к уточнению условий проведения опытов и к уяснению их результатов. [c.85]

В литературе, посвященной ионному обмену, обычно дается характеристика ионитов, которая включает описание их физических свойств (зернения, плотности, механической прочности, способности к набуханию) и некоторых химических свойств (обменной способности, типа активных групп, устойчивости по отношению к различным растворителям и др.). Эти данные служат для расчета технических ионитовых фильтров, а также для использования ионитов в лабораторных условиях. Однако такая характеристика не дает полного представления о свойствах ионитов. Кроме того, в определении ряда свойств ионитов, например обменной способности, имеется несогласованность между отдельными исследователями. В настоящее время остро ощущается необходимость в рациональной физико-химической характеристике ио1гита, основанной на теории ионного обмена. Эта теория хорошо разработана для статических условий, в то время как для динамики ионного обмена мы не имеем закон-ченно11 теории, подтвержденной экспериментом кинетика же обмена ионов находится в стадии начального изучения. Поэтому в настоящее время характеристика ионитов может быть дана лншь на основании статической теории. [c.5]

В связи с таким состоянием проблемы мы предприняли ряд исследований динамики адсорбции растворенных веществ из потока псевдоожижен-ным слоем активированных углей, хлопьев гидроокисей алюминия и железа и ионнообменника. Исследования адсорбции молекулярно растворенных веществ были выполнены на примерах поглощения из водных растворов анилина, фенола и нитрофенола углями КАД, БАУ и активированным антрацитом. Адсорбция мицеллярно растворенных веществ исследовалась па примерах поглощения из водных растворов гу-лшновых соединений, дубильных экстрактивных веществ и субстантивных красителей гидроокисями алюминия и железа. Ионный обмен во взвешенном слое изучался на примерах поглощения натриевым сульфоуглем ионов цинка, кобальта и магния. [c.106]

Исследовалась атомная динамика ионов железа, введенных в ионообменные сульфосмолы путем ионного обмена с последующей адсорбцией молекул воды (гидратации). Эти смолы представляют собой сополимеры стирола и дивинилбензола, включающие функциональные ФУппы (сульфофуппы), способные к ионному обмену. Они образуют как набухающую, гелевую структуру, так, и ненабухающую сфукту-ру с реальной поверхностью в сотни м /г, так например, КУ-23 имеет удельную поверхность 400 м /г. Кроме того, размер пор в таких сорбентах можно менять, варьируя степень сщивки стирола дивинилбензолом. Гидратация смолы приводит к падению интенсивности мессбауэровских спектров Ре, причем величина /а линейно зависит от числа молекул адсорбированной воды (рис. 3.27). [c.142]

Н. А. Измайлов, С. X. Мушинская, Ю. В. Шостенко подробно исследовали статику и динамику ионного обмена морфина. Было изучено применение эспатит-1, ФСФ, ПФСК, сульфоуголь, Вофатит К, Вофатит П, Вофатит Ц, КУ-2. Адсорбцию морфина проводили в различных растворителях, воде, спирте, дихлорэтане, с различными добавками. Н. А. Измайлов теоретически обосновал влияние растворителей на ионный обмен. Закономерности адсорбции алкалоидов на ионитах были изучены Ю. В. Шостенко и С. X. Му-шинской. [c.277]

Теория ионообменной хроматографии сложна вследст вие многообразия химических и физических явлений, характерных для обменного поглощения ионов на ионообменных сорбентах. В соответствии с природой этих явлений она слагается из статики (равновесия), кинетики и динамики ионообменных процессов. Ниже рассматриваются элементы теории ионообменно-хроматографического метода [c.172]

Этот метод обобщен и использован для расчета молекулярной и ионообменной хроматографии В. В. Ра-чинским [3], давшим теоретическое описание динамики обменной сорбции однозарядных ионов при стационарном режиме и указавплим на возможность использования этого метода для решения задач динамики обменной сорбции с разной зарядностью нонов [17—19]. [c.147]

Существующие в настоящее время представления о динамике ионного, обмена смесей основываются ни отдельных работах, в основном экспериментального характера [1—31. Установление теоретических закономерностей связано с математическими трудностями, обусловленными решением нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных. Анализ экспериментальных и полученных на основе послойного метода на электронной вычислительной машине расчетных данных по динамике обмена трехкомпонентных смесей позволил более детально рассмотреть некоторые закономерности динамического метода разделения смесей [4]. Полученные результаты позволяют утверждать, что характерное для динамики смесей взаимное вытеснение ионов, а следовательно, и степень очистки, оцениваемая количеством выделенного в чистом виде вытесняемого компонента, определяется отношением констант обмена разделяемых компонентов смеси. При этом вытесняемый ион, продвигаясь по слою ионита, образует зону, в которой концентрация иона может превышать концентрацию его в исходном растворе. Пределом возрастания концентрации вытесняемого иона в ионите является полная обменная емкость, а пределом возрастания концентрации иона в фильтрате — суммарная концентрация обменивающихся ионов в исходном растворе. После достижения указанных пределов концентрации выход чистого компонента увеличивается пропорционально длине слоя ионита. Выбор условий динамического получения одного из компонентов в чистом виде определяется общими закономерностями ди-намикй сорбции. Очевидно, что динамический метод более целесообразно применять при очистке солей малосорбируемого компонента (в данном случае натрия) от более сорбируемых примесей. [c.119]

Оба способа решения уравнения динамики в литературе обычно носят названия послойного метода . Впервые его использовали Мартин и Спндж . Из советских ученых послойный метод первыми применили Е. Н. Гапон и Т. Б. Гапон для расчета ионообменной равновесной хроматограммы . Этот метод был обобщен и использован для расчета молекулярной и ионообменной хроматограмм В. В. Рачпнским , давшим теоретическое описание динамики обменной сорбции однозарядных ионов при стационарном режиме и указавшим на возможность использования этого метода для решения задач динамики обменной сорбции с разной зарядностью ионов . [c.15]

Г а п о и Е. Н., Иваненко Д. Д., Р а ч и н с к и й В. В., Ири.ме-неиие раднохроматографического метода к изучению динамики обменной адсорбции фосфат-ионов на неорганических адсорбентах, ДАН ССС1 95, 567 (1954). [c.219]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология