Диффузия ионов смола

В реальных условиях равновесне не успевает полностью установиться вследствие медленной диффузии ионов в зернах смолы, что приводит к размытию хроматографической зоны. Приведенное уравнение (11,34) хорошо описывает скорость движения зоны с максимально воз- [c.52]

Кинетические свойства ионообменных смол и их обменная емкость зависят также от строения матрицы. В зависимости от сшивки углеводородных цепей меняется набухаемость ионита. Увеличивая степень сшивки, можно добиться такого размера элементарной ячейки матрицы, когда диффузия ионов внутрь ионита будет невозможна из-за их размеров. В этом случае ионный обмен возможен только на поверхности частицы ионита. Матрица ионита вместе с фиксированными ионами в растворах представляет собой твердый нерастворимый полином, заряд которого компенсируется зарядами противоионов противоположного знака. [c.210]

Например, ири более редкой сетке способность смолы к набуханию и скорость диффузии ионов в ней больше, чем в случае более частой сетки. [c.191]

Электрический потенциал, возникающий на поверхности частиц смолы, оказывает тормозящее действие на свободное перемещение (диффузию) ионов в обоих направлениях. [c.260]

Структура и набухаемость смолы тесно связаны. Хорошая набухаемость необходима для активного обмена, так как обмениваемый ион должен достигнуть ионообменной группы. При мало-разветвленной структуре смола в воде набухает слишком сильно, а при большом разветвлении недостаточно. Влажность различных набухших смол 40—90 %, а изменение объема 5—6 %. Существуют макропористые иониты, с размером пор 30—50 мкм, и микропористые, с размером пор 1—3 мкм, причем пористость смолы влияет на диффузию ионов внутри нее и эффективность ионного обмена. При большой пористости усиливается диффузия ионов и повышается эффективность обмена. Форму и размер зерен смолы принимают во внимание при выборе вида ионообменного фильтра. [c.126]

Эффективность использования обменной емкости смол (т. е. рабочая обменная емкость) зависит от многих факторов, в том числе от скорости фильтрации. Влияние скорости фильтрации связано с кинетикой обменного процесса, которая включает, в частности, диффузию ионов внутри зерна. Скорость ионного обмена выше у слабосшитых и макропористых смол и значительно ниже у сильно-сшитых смол. [c.83]

На все стадии процесса обмена, протекающие в зерне, могут влиять только факторы, от которых зависит проницаемость зерна для диффузии ионов, т. е. частота н жесткость сетки молекулярного скелета смолы (матрицы), подвижность и размер гидратированных попов, температура и т. п. С увеличением степени насыщения ионита коэффициент массопередачи, определяемый скоростью диффузии ионов внутри смолы, падает на 15—30% от первоначального значения. Коэффициент. массопередачи при смешанном характере диффузионной кинетики ионного обмена возрастает с увеличением скорости потока. [c.140]

Первые полуколичественные определения скоростей обмена ионов на гранулированном фосфате циркония и окиси циркония показали [236, 26], что за быстрой начальной стадией сорбции следует более медленная стадия поглощения. Первая стадия соответствует обмену, протекающему на поверхности, а вторая — диффузии внутрь ионообменника. В растворах с концентрацией >10 н. скорость сорбции больших ионов уменьшается с ростом размера частиц и не зависит от скорости перемешивания раствора. Это указывает на то, что стадией, влияющей на скорость сорбции, является диффузия ионов внутрь твердой фазы. В растворах с концентрацией 10 н. на скорость сорбции оказывают влияние как размер частиц, так и скорость перемешивания раствора, следовательно, скорость обмена определяется скоростью диффузии частиц и скоростью диффузии в пленке жидкости. В этом отношении их поведение сходно с поведением органических смол [81]. [c.164]

Процесс ионного обмена в основе своей есть процесс диффузионный, и стадией, определяющей его скорость, может быть либо диффузия ионов через жидкую пленку, непосредственно прилегающую к частице смолы, либо диффузия ионов внутри пор частицы. Первый фактор доминирует при работе с разбавленными растворами, второй — при работе с концентрированными растворами или в случае объемистых ионов. Сродство ионов к тому или иному типу смолы зависит от многих факторов, в том числе от валентности и размера иона, от концентрации, температуры и растворителя. В водных растворах низкой концентрации (менее 0,1 экв) сродство к смоле повышается с увеличением валентности иона, а для ионов с одинаковой валентностью — с уменьшением диаметра гидратированного иона. Точный порядок изменения сродства сильно зависит от конкретного вида смолы. Порядки изменения сродства ионов к типичным промышленным ионообменным смолам в нормальных условиях приведены ниже Катиониты [c.320]

Коэффициент диффузии иона зависит в основном от величины его заряда чем больше за ряд иона, тем меньше его коэффициент диффузии в смоле. Коэффициент внутренней диффузии одновалентных ионов имеет порядок 10 —10 см сек двухвалентных 10 —10" трехвалентных 10" —10" . Коэффициенты диффузии ионов в растворе выше, чем в смоле для одновалентных в 3—10 раз для двухвалентных в 5—100 раз для трехвалентных в 10—1000 раз. [c.154]

Такой процесс был развит на основе искусственно приготовленных ионообменных смол, созданных по прототипу природных ионообменников. Сущность процесса состоит в обмене ионами водной фазы и фазы твердого обменника, часто обозначаемом термином сорбция — десорбция, подчеркивающим фиксацию ионов на определенное время на смоле. В кинетическом смысле ионный обмен протекает чрезвычайно быстро (если не учитывать иногда замедляющего влияния диффузии ионов от раствора к обменивающим группам и обратно), н в этом уже заложено требование многократности повторения элементарных актов. [c.94]

В пределах ошибки опыта практически нет различия между теплотами активации у этих двух образцов ионитов. Тем более нет никаких оснований считать, что теплоты активации увеличиваются с ростом степени сшивки и все же скорость ионного обмена у смолы с 5% сшивки дивинилбензолом в 6,6 раз превышает скорость у смолы с 17% сшивки. Кроме того, теплота активации для обоих смол одного порядка с теплотой активации диффузии простых неорганических ионов в воде или в водных растворах. Это является серьезной причиной, побуждающей рассматривать диффузию в зерне в основном как диффузию в водной среде. Однако если принять, что вся вода внутри зерна доступна для диффузии ионов, и рассчитать коэффициент диффузии, окажется, что для смолы с 5% сшивки он должен быть всего в 1,5 раза больше, чем для смолы с 17% сшивки. Для объяснения практической величины этого отношения, равной 6,6, следует допустить, что диффузионной средой служит не вся вода внутри зерен смолы, поскольку часть ее связана с ионами смолы как вода гидратации. Расчет показывает, что для получения указанного выше результата [c.23]

Изменение эффективных коэффициентов диффузии ионов Са" II Ва + + для всех исследуемых образцов катионитов представлено на рис, 2. Из литературы известно, что увеличение заряда обменивающегося иона на единицу уменьшает на порядок величину его коэффициента само,диффузии [Ц]. По нашим данным, полный обмен двухвалентных ионов из раствора на ионы водорода смолы характеризуется зна- ениями эффективных коэффициентов диффузии, примерно в 2 раза [c.10]

Лимитирующей стадией процесса является скорость диффузии ионов в смоле, поэтому необходимо обеспечить задал-ное (обычно большое) время ее пребывания в аппарате. Это определяется величиной. Максимальное время пребывания, которое может обеспечивать аппарат на единице своей высоты, зависит от скорости раствора, соотношения потоков п,, задержки смолы в слое [c.165]

Ос и Ор — коэффициенты диффузии ионов соответственно внутри частиц смолы и в растворе [c.47]

При обмене ионов натрия из смолы на ионы водорода из раствора эффективные коэффициенты диффузии уменьшаются с уменьшением содержания ионов натрия в смоле и на последних стадиях обмена становятся равными коэффициенту диффузии ионов-микрокомпонентов натрия в смоле в Н-форме. При обмене ионов водорода из смолы на ионы натрия из раствора эффективные коэффициенты диффузии увеличиваются с уменьшением содержания ионов водорода в смоле и на последних стади- [c.152]

Из табл. 3 видно, что эффективные коэффиценты диффузии при обмене между смолой в 5г-форме и раствором хлористого натрия на один порядок величин меньше эффективных коэффициентов диффузии, вычисленных для обмена между смолой в Ка-форме и раствором хлористого стронция, причем в первом случае они уменьшаются с уменьшением содержания ионов стронция в смоле и на последних стадиях обмена становятся равными коэффициенту диффузии ионов-микрокомпонентов стронция в смоле в Ыа-форме. При обмене ионов натрия из смолы на ионы стронция из раствора эффективные I , коэффициенты диффузии прибли- [c.154]

Кинетика ионного обмена. В результате химической реакции в растворе ионы перемещаются по направлению к ионообменной смоле или от нее. В этом случае общая скорость ионообмена будет зависеть от скоростей этапов диффузии через неподвижный слой зерен ионообменной смолы, а также скорости химической реакции на поверхности обмена. Так как ионные реакции протекают с очень большой скоростью, этапом, который определяет скорость процесса, является диффузия ионов через неподвижный спой. На межфазной поверхности системы жидкость — твердое тело практически мгновенно устанавливается равновесие. [c.339]

Гелеиидные ионообменные смолы состоят из гомогенных зер( н, в сухом виде не имеющих пор и непроницаемых для ионов и молекул. Они становятся проницаемыми после набухания в воде или водных растворах, что и обеспечивает ионный обмен в результате межмолекулярной диффузии ионов внутрь углеводородной сетки ионита — матрицы. Чем сильнее набухает ионит, тем легче (быстрее) идет обмен ионами. Набухание высокополимериой смолы тем больше, чем меньше степень сшивки образующих ее звеньев, т. е. чем менее жесткая у нее макромолекулярная сетка. Например, в ионитах с матрицей из полистирола с сшивкой из дивинилбензола степень сшивки растет с увеличением количества последнего. Большинство стандартных ионитов содержит в сополимерах 6—10% дивинилбензола (иногда до 20%). [c.303]

Аналогичное явление можно обнаружить и при изучении водонабухаемости покрытий. Больше абсорбируют воду покрытия на основе алкидной смолы 135, особенно покрытия, пигментированные смешанным хроматом бария-калия. Минимальную набу-хаемость имеют эпоксидно-меламиновые покрытия. То же самое можно сказать и о диффузии ионов хлорида натрия. Выше было показано, что пассивирующие свойства хроматных пиг- [c.139]

Ионный обмен- процесс обратиьшй и стехиойатричный. Отмечают следующиа стадии ионного обмена диффузия иона через раствор к иониту в пору смолы, реакиия обмена с функциональной группой, движение противоиона наружу. [c.74]

Скорость установления ионообменного равновесия зависит от скорости диффузии ионов внутрь зерен смолы, размера зерен, степени сшнвки смолы, концентрации ионов в растворе и других факторов. [c.8]

Для быстрого разделения лантаноидов разработан метод жидкостной хроматографии высокого давления (ВЭЖХ), основанный на использовании очень мелких частиц смолы (<30 мкм) с малой дисперсией. Часто разделение проводят при повышенной температуре (80—100 °С). В качестве элюирующего агента обычно применяют а-оксиизомасляную кислоту. Вследствие высокого сопротивления ионообменной колонки для прохождения через нее элюента необходимо высокое давление. Возможность работы при повышенных скоростях потока [ > 10 см /(см мин)] обусловлена ускоренной диффузией ионов через мелкие частицы смолы [28—31]. [c.201]

В тех случаях, когда разделению подлежат ионы, сродстЁо которых к смоле различается значительно, элюирование производится раствором кислоты. Установлено, что минимальный расход элюента достигается при некоторой оптимальной концентрации кислоты. При высоких скоростях протекания оптимум выражен более четко. С повышением концентрации кислоты скорость элюирования возрастает вследствие смещения ионо- обменного равновесия. С другой стороны, высокая концентрация кислоты вызывает усадку ионита, что ведет к уменьшению коэффициентов диффузии ионов в матрице ионита и снижает скорость элюирования. Так же действует и увеличение вязкости раствора с ростом концентрации кислоты. [c.160]

Пропицаемость ионообменной смолы определяется второй стадией процесса, зависящей от величины сорбции ионов и коэффи-ииснта диффузии, который в свою очередь определяется размером диффундирующего иона и сопротивлением среды. Коэффипненты диффузии вытесняемого и вытесняюшего иона, а также первая и пятая стадии процесса определяют кинетику процесса ионного обмена. Величина сорбции ионов смолой зависит от сродства иона к смоле и степени ее набухания и определяет динамику или статику ионного обмена. Таким образом, проницаемость ионообменной смолы зависит от статики и кинетики обмена и то и другое зависит от степени набухания. [c.512]

Развитие метода ионообменной хроматографии связано с созданием органических ионообменных смол (см. п. 3.2.2), обеспечивающих наряду с проявлением способности к ионному обмену в широком интервале составов жидких фаз относительно высокие значения коэффициентов диффузии ионов в фазе ионита. В 50-е годы XX века найдены многочисленные методические решения для разделения самых разнообразных смесей неорганических веществ на катионитах и анионитах, в последующие годы обобщенные в ряде монографий [95, 103, 104]. В случае применения ИОХ для разделения органических веществ важным этапом явилось создаш1е макропористых ионитов и ионитов на целлюлозной и силикагелевой основах, матрица которых оказалась проницаемой для больших органических молекул, таких, например, как аминокислоты. [c.202]

Подобная нерастворимость достигается путем сшивания линейных макромолекул в трехмерную сетку за счет создания мостиков между заранее полученными линейными молекулами или за счет сннтеза полимера из смеси бифункциональных и полнфункциональ-ных мономеров. Число и длина мостиков, определяющих густоту сетки, зависит от количества и природы использованных при реакции сшивающих агентов или полифункциональных мономеров и оказывает очень сильное влияние на свойства ионитов. Например, при более редкой сетке способность смолы к набуханию н скорость диффузии ионов в ней будет больше, чем в случае более частой сетки. Варьируя густоту сетки подбором соответствующих реагирующих веществ и количественного соотношения их, можно менять эти свойства по желанию, а также изготовлять иониты, непрозрачные для больших ионов, но свободно пропускающие более мелкие из них. [c.583]

Проблемы, как сорбция ионов осадками, электрофоретические свойства суспензий, диффузия ионов в кристаллах, изотопный обмен в гетерогенных системах и многие вопросы, относящиеся к области структурной химии. Кроме того, для многих ненабухающих трехмерных ионообменников с жесткой структурой теоретическая обработка данных по термодинамике и кинетике ионного обмена часто бывает намного проще, чем для органических смол, даже в тех случаях, когда стерические эффекты и ограниченная взаимная растворимость твердых фаз могут приводить к осложнениям. [c.8]

По мере увеличения содержания ДВБ наблюдается инверсия в значениях эффективных коэффициентов диффузии для ионов 3 + - и Ва +. На слабосшитой сильнонабухающей смоле с 4%-ной сшивкой мало-гидратированный ион Ва + + имеет большую подвижность (рис. 2, а). С увеличением процентного содержания ДВБ различие в коэффициентах диффузии кальция и бария уменьшается (смола с 8% ДВБ рис. 2, б), а на смоле с 16%-ной сшивкой коэффициент диффузии иона Са + + уже несколько больше, чем бария (рис. 2, в). Этот эффект зависит, по-видимому, от нескольких факторов на смоле с плотной структурой и большей плотностью электрических зарядов ион бария, проникая в первые. слои частицы смолы и образуя более прочные связи с сульфогруппоп, будет тормозить проникновение последующих ионов в глубь зерен смолы, что приведет к уменьшению скорости обмена сравнительно с ионом Са++, к которому смола менее селективна. Имеет значение, по-видимому, и то, что гидратиая оболочка Са + + на смоле с 16%-иой сшивкой не будет полностью образована, и размеры гидратированного иона бария приблизятся к размерам гидратированного иона кальция. [c.11]

Если нужно поглотить ионы средних размеров, то большую пользу могут принести высокопористые стирол-дивинилбензольные катиониты [9]. Такие иониты выпускаются промышленностью. Крупнорешетчатые катиониты, описанные Куниным, Мейтцнером и Бортником [75], приготовляются сополимеризацией стирола и дивинилбензола в суспензии в присутствии вещества, в котором мономер растворяется хорошо, а полимер набухает плохо. Крупнорешетчатые иониты, в противоположность обычным, имеют крупнопористую структуру, благодаря чему облегчается диффузия ионов внутри зерен ионита. Те же авторы изучали сильноосновную анионообменную смолу амберлист ХМ-1001. Был определен средний диаметр пор этого анионита, оказавшийся равным 645 А. [c.40]

Для объяснения противоречащего кривым потенциометрического титрования факта малой сорбируемости катионов (не только больших, но и малых размеров), а также и для объяснения причин сорбируемости диполярных ионов карбоксильными смолами в Н-форме достаточно предположить, что наиболее замедленным процессом в системе сорбционных процессов является не диффузия сорбируемых ионов, а диффузия десорбируемых с карбоксильных смол ионов водорода. Действительно, в соответствии с кривыми потенциометрического титрования (рис. 5) равновесная концентрация ионов водорода в зерне смолы должна быть ничтожно малой. Следовательно, поток ионов водорода из зерна в. раствор должен быть мал в связи с малым градиентом концентрации.. В соответствии с этим становится понятным и наблюдавшееся явление [15—17] увеличения емкости по стрептомицину карбоксильных смол в Н-форме при добавлении к раствору солей натрия. Кривые потенциометрического титрования при этом смещаются (рис. 5) и равновесная концентрация водорода в зернах смолы повышается, что приводит к увеличению скорости диффузии ионов водорода из зерен ионита в раствор. Кроме того, подобное явление в известной мере может быть связано и со смещением равновесия в трехкомпонентной системе сорбируемых ионов. Наконец, увеличение емкости карбоксильных смол в Н-форме при добавлении конкурирующих ионов натрия мы наблюдали также при сорбции ионов лантана. Не останавливаясь на дальнейшем анализе малой сорбируемости катионов карбоксильными катионитами в Н-форме,. отметим лишь, что сама постановка проблемы в связи с размерами ионов была ошибочной, так как впервые она возникла при изучении сорбции ионов малых размеров — ионов металлов. [c.98]

В настоящее время достаточно хорошо изучены простые формы ионного обмена в сульфосмолах самодиффузия и диффузия ионов — микрокомпонентов. Показано, что в этих смолах кинетика ионного обмена может определяться только диффузионными процессами [1, 2.] В настоящей работе, кроме простых форм обмена, изучался так называемый полный обмен, который сопровождается изменением катионной формы смолы, а также обмен ионов через катионитовую мембрану, происходящий в простых атационарных условиях. [c.150]

Изучали обмен ионов Н+ на ионы Ка+, Са +, Се + через катионитовую мембрану, содержащую 70% катионита КУ-2 и 30% полистирола. Во время опыта с обеих сторон мембраны находились растворы концентрации 1 N. Чтобы изучить вопрос о влиянии концентрации иопое одо-рода на величину эффективных коэффициентов диффузии, проводили опыты, в которых, с одной стороны, мембраны помещали раствор соли,, а с другой стороны,— кислоту, к которой добавляли раствор соли, так что общая концентрация раствора всегда была равна 1 N. На рис. 3 показана зависимость эффективных коэффициентов диффузии ионов через мембрану от процентного содержания соляной кислоты в растворе. Эффективные коэффициенты диффузии увеличиваются с уменьшением относительного содержания водородных ионов в растворе. Это согласуется с результатами, полученными при изучении полного обмена в смолах. [c.153]

В самом грубом приближении можно, по-видимому, принять, что эффективный коэффициент диффузии близок к коэффициенту диффузии вблизи поверхности зерна, где в малом количестве имеются ионы, первоначально находящиеся в частице смолы. В случае полного обмена смолы в Ма-форме на стронциевую начальный эффективный коэффициент диффузии Лэф =2,8 0 см 1сек, а коэффициент диффузии ионов-микрокомпонентов иатрия в смоле в 5г-форме равен 2,73 10 [c.154]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология