Ионообменные реакции кинетика

Рис. 1. Установка для изучения кинетики ионообменных реакций а — реакционный сосуд б — платинированные электроды в — реохордный мост Р-38 для измерения сопротивления раствора г — пропеллерная мешалка 9 — термостат

Методы очистки воды с помощью ионообменных смол в настоящее время широко применяют как в лабораторных условиях, так и в промышленности. Ионообменные смолы — это нерастворимые высокомолекулярные вещества, которые имеют ионогенные группы гидроксила и гидроксония, способные к реакциям обмена с ионами, содержащимися в воде. Удалить диссоциированные в воде соединения можно фильтрованием воды либо последовательно через колонки с анионитом и катионитом, либо через смесь катионита и анионита (фильтр смешанного действия). Этим методом можно получить воду с очень низким значением удельной электропроводности. Обычно в деионизованной воде из неорганических примесей присутствуют только соли кремниевой кислоты или соединения железа в коллоидном состоянии. Однако в воде, очищенной на ионообменных смолах, содержатся примеси органических веществ, которые вымываются из ионитов (незаполимеризо-ванные мономеры, катализаторы синтеза и стабилизаторы высокомолекулярных соединений). В связи с этим деионизованная вода обычно не применяется при исследованиях строения границы между электродом и раствором, а также электрохимической кинетики. [c.27]

Кинетика ионообменных реакций 75 [c.75]

Очень многие химические реакции, в том числе технически и жизненно важные, протекают в жидких растворах. Растворами называются гомогенные смеси переменного состава. Растворителем называют компонент, концентрация которого выще концентрации других компонентов. Растворитель сохраняет свое фазовое состояние при образовании растворов. В последние годы все более щирокое применение находят неводные растворители, например пропиленкарбонат, тетрагидрофуран, диметилсульфоксид, ацетонитрил и уксусная кислота. Так как на равновесие и кинетику этих реакций оказывает влияние растворитель, то процессы в растворах имеют свои особенности, поэтому рассматриваются в отдельной главе. Способы выражения концентрации растворов были указаны в гл. 4 и приложении 1. Кроме растворов в настоящей главе рассматриваются дисперсные, в том числе коллоидные, системы и реакции обмена ионами между твердым телом и жидкостью (ионообменные реакции). [c.204]

КИНЕТИКА ИОНООБМЕННЫХ РЕАКЦИИ [c.74]

Кинетика мембранных электродов пока мало изучена. К этому есть объективные причины мембранные электроды имеют значительные омические сопротивления например, для стеклянных электродов они достигают 10 —10 Ом. На этом фоне выделить поляризационное сопротивление на границе электрод — раствор чрезвычайно трудно. Однако имеются данные в пользу того, что скорость ионообменных реакций в большинстве случаев большая, она не должна быть лимитирующим фактором при установлении равновесия. [c.548]

ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ ИОНООБМЕННЫХ РЕАКЦИЙ НА КАТИОНИТЕ КУ-2 С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ДИВИНИЛБЕНЗОЛА [c.5]

Рустамов с сотр. исследовали кинетику конденсации фенола с ацетоном в присутствии серной, соляной и ортофосфорной кислот и сильнокислотных ионообменных смол с сульфогруппами (КУ-1 и КУ-2). Они показали, что реакция является необратимой. Энергия активации в случае использования серной кислоты и ионообменных смол одинакова (15,6 ккал1моль), что говорит об идентичности механизма реакции и одинаковой лимитирующей стадии при гомогенном и гетерогенном процессах. Высокая энергия активации указывает, чта катализ протекает в кинетической области. По активности катализаторы располаг аются в ряд [c.87]

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]

Кинетика ионообменных реакций [c.77]

Па основе полученных нами [1—4] уравнений диффузионной кинетики ионного обмена может быть записано следующее общее выражение константы скорости у ионообменной реакции, протекающей в диффузионных областях [c.155]

Теоретические вопросы динамики ионного обмена разрабатывались советскими учеными на основе представлений о статике и кинетике процесса молекулярной хроматографии, развитых с учетом специфики ионообменных реакций. При этом ставилась задача создания упрощенных методов расчета ионообменных колонн и фильтров. Следует, однако, отметить, что наличие большого числа физико-химических факторов, управляющих процессом, — пабз хание сорбента, специфичность адсорбции ионов и в особенности ионов многовалентных металлов, температура проведения опыта и гидродинамика течения, — еще не позволяет в настоящее время предложить универсальный метод расчета колонн и фильтров, хотя в этом направлении достигнуты известные успехи. В сборник включены работы, отображающие современное состояние теории ионного обмена и ионообменной хроматографии, а также работы, посвященные изучению закономерностей при обмене ионов на ионитах отечественного производства (Е. А. Матерова, В. И. Парамонова, В. А. Клячко, К. В. Чмутов, Т. Б. Гапоп, А. Т. Давыдов, Б. В. Рачинский и др.). [c.3]

Модель П-1. Контролирующая стадия — диффузия через пленку, окружающую зерно, т. е. внешняя диффузия (пленочная кинетика). Рассмотрим ионообменную реакцию вида (I). [c.57]

Влияние температуры. Зависимость хроматографического разделения от температуры обычно связывают с температурной зависимостью скорости диффузии растворенного вещества относительно центров ионного обмена и кинетики ионообменной реакции. Однако при хроматографии нуклеиновых кислот зависящие от температуры изменения конформации полинуклеотидной цепи могут вызвать количественно больший эффект с повышением температуры полинуклеотид плавится и большее число его участков становится [c.53]

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]

Для решения вопроса об определяющей стадии в ионообменной реакции с участием ионов тория были проведены опыты на смолах КУ-1 и КУ-2. Данные, приведенные на рис. 2, показывают, что кинетика процесса зависит от величины зерен катионита. Опыты по исследованию влияния скорости перемешивания [c.58]

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]

Изучение кинетики ионного обмена на природных цеолитах имеет важное значение как для оценки возможности использования этих минералов в качестве ионообменников, так и для понимания роли ионообменных реакций в природных процессах. Однако число работ, посвященных этому вопросу, незначительно, а результаты трудно сопоставимы, что связано, в первую очередь, со сложностью изучаемого процесса, а также с трудностью определения поверхности частиц цеолитов, особенно природных [3]. Кроме того, применяемые в настоящее время методы расчета кинетических параметров [11] лишь приближенно описывают процесс ионного обмена на цеолитах. Поэтому при изучении скорости ионообменных процессов на цеолитах основное внимание следует уделять выявлению общих закономерностей, а не числовым значениям полученных величин. При этом для анализа экспериментальных кинетических кривых, вероятно, следует использовать простые методы, которые, однако, позволяли бы получить как можно больше информации об изучаемом процессе. Авторами предложен достаточно простой и информативный метод анализа кинетических кривых и расчета кинетических параметров ионного обмена на цеолитах [35]. [c.73]

Кинетика ионного обмена на других высококремнистых цеолитах изучена еще меньше. Л.Л. Эймсом в 1962 г. на примере обмена Ма Са на клиноптилолите и эрионите показано влияние температуры, концентрации раствора и степени обмена на скорость обмена, контролируемую внешнедиффузионным механизмом. Для обмена, контролируемого внутридиффузионным механизмом, рассчитаны эффективные коэффициенты диффузии, которые на эрионите ( 10 см /с) оказались примерно на порядок выше, чем на клиноптилолите ( 10" см /с). Влияние макроколичеств катионов(иГ, Ма. К, Н, Са , Ва ) на кинетику обмена Сз на клиноптилолите изучено в работе Эймса. Показано, что самая высокая скорость наблюдается при обмене и — Сз, а самая низкая — при обмене Н Сз. Эффективные коэффициенты диффузии для обмена одновалентных катионов (О сз = ° >0" см /с) оказались примерно на порядок выше, чем одно-двухвалентных (О / Ва - С = 4,33° 10" см /с). Аналогичный результат получен и в работе [10], однако по абсолютному значению эффективные коэффициенты диффузии получились на два порядка ниже (О ма - Сз = = 2 - 10 см /с о Ма -> /гЗг = 4 " Ю" °см /с),что более точно характеризует скорость протекания ионообменных реакций на цеолитах. На основании полученных данных было высказано предположение, что скорость обмена зависит от селективности цеолита и от гидратационной способности входящего катиона. [c.74]

В литературе по ионообменным процессам рассматриваются многочисленные случаи кинетики внутреннего переноса в зернах ионитов при влиянии не только диффузионного переноса, но и переноса за счет электродиффузионного потенциала, с учетом влияния двойного электрического слоя на внешней границе зерна, с заметной ролью внешнедиффузионного сопротивления и т. д. Многочисленность кинетических вариантов здесь определяется тем обстоятельством, что для различных структур ионитов и разнообразных условий проведения процесса возможны различные комбинации существенно влияющих на суммарный процесс эффектов, а те или иные эффекты могут быть приняты пренебрежимо малыми. Действительно, только при чисто диффузионной определяющей кинетике возможны режимы, когда заметное влияние на суммарную скорость процесса оказывает только сопротивление внутренней диффузии в других случаях скорость процесса ионного обмена определяется суммарным сопротивлением наружного и внутреннего переноса компонента, а в иных случаях определяющим фактором может стать одно только наружное сопротивление в различных комбинациях могут рассматриваться обратимые или необратимые химические реакции, комплексообразования и т. д. Так, при [c.251]

Наличие ионообменных свойств у цеолитов и особенности кинетики ионного обмена позволяют отводить ионообменным реакциям важное место в природных геохимических процессах, протекающих с участием этих минералов. Особенно это относится к экзогенным процессам, соответствующим условиям образования цеолитов, так как даже при низких температурах ионообменные реакции на цеолитах протекают с высокой скоростью, в отличие от реакций синтеза или рекристаллизации. [c.105]

Реакционной А. наз. методы функционального анализа, основанные па определении воды, выделившейся илп поглощенной в результате хим. р-ции с участием анализируемого в-ва в неводной среде. Эти методы примен. для определения неорг. н орг. в-в, в т. ч. оксидов н гидроксидов металлов, спиртов, сложных эфиров, к-т, аминов, элементо-орг. соед. для изучения состояния воды в твердых в-вах (гидратах глинозема, цеолитах, ионообменных смолах и др.), кинетики реакций орг. соед., гидратации биополимеров для установления основности гетерополикислот и др. [c.16]

Влияние на скорость ионного обмена химической кинетики в большинстве случаев определяется экспериментально по зависимости скорости процесса от температуры, которая, согласно закону Аррениуса, должна быть значительной, если именно кинетика химического реагирования определяет общую скорость ионообменного процесса. Многочисленные проведенные исследования показали, что даже в случае комплексообразования общая скорость ионного обмена в заметной степени не лимитируется химической реакцией. Следовательно, кинетика процессов ионного обмена определяется скоростью переноса массы, что позволяет считать ионообменные процессы во многом аналогичными изотермическим процессам адсорбции. [c.251]

Истинная кинетика многих реакций на ионообменных смолах хорошо описывается уравнением для необратимой реакции первого порядка. Аналитическое решение для такого случая приводит Фриш [114]. Дополнительные сведения приведены в гл. IV. [c.149]

В частности, даны полные сведения, касающиеся физических и химических свойств изобутилена, методов синтеза и анализа мономера. Предпочтение отдается последним достижениям, связанным с использованием ионообменных смол - катионных катализаторов для реакций изобутиленового сырья со спиртами как первой стадии получения высокочистого мономера и одновременно основной реакции получения алкилтретбутиловых эфиров - экологически чистых антидетонационных добавок к топливам. Проанализированы и обсуждены данные по кинетике и термодинамике реакций, оптимизации процессов. Расширены сведения о нетрадиционном способе получения изобутилена - термокаталитической деструкцией изобутиленсодержащих и других углеводородных полимеров (олигомеров), где параллельно решается проблема утилизации нестандартных продуктов. Дополнены ранее известные данные по некоторым химическим свойствам и лабораторным методам синтеза изобутилена, обсуждены промышленные варианты процессов. [c.377]

Кинетические кривые удобно графически представлять в виде зависимости QjQoo(=F) от t, где — число миллиэквивален тов, обменивающихся за время t, а Qoo—максимальное число обменивающихся миллиэквивалентов следовательно, F показывает, какая доля от общей возможной реакции закончилась ко времени t. Кривые F — t всегда обращены вогнутой частью к оси t, но их точная форма меняется от случая к случаю и ее нельзя представить в виде простой математической функции. Раньше исследователи пытались применить к таким кривым ставшие классическими в кинетике представления о порядке реакции , но сейчас признают, что все до сих пор исследованные ионообменные реакции не включают химических стадий и представляют собой совокупность чисто физических транспортных процессов. Следовательно, теоретическая интерпретация кривых скорости должна базироваться на диффузионной модели. [c.150]

При составлении и обосновании схем ионообменных разделений необходимо знать, каково взаимодействие между адсорбируемыми ионами, извлекающими ионами и ионитом. Большинство ионообменных разделений осуществляется при неравновесных условиях. Там где играют роль химические факторы, знание равновесных состояний дает возможность определить, как будут изменяться эти факторы при работе в неравновесных условиях. Для случая, когда распределение растворенного вещества между ионитом и жидкой фазой остается постоянным по всей колонне, можно сравнительно просто экстраполировать статические данные на работу в динамических условиях. Ниже будет подробно рассмотрено, как можно осуществить разделение катионов на основании имеющихся данных о реакциях катионитов в статических и динамических условиях. При этом предполагается, что читатель знаком с теориями статики и кинетики ионообменных реакций, изложенными в статьях Уо.таона и Томаса (см. стр. 7 и 34). [c.182]

Для понимания кинетики того или иного явления существенную роль играет знание опреде.тяющей стадии изучаемого процесса. На примере сорбции щелочных и щелечноземельных элементов было установлено [5—8], что в зависимости от концентрации иона в растворе кинетика ионообменных реакций определяется или диффузией (в частице смолы или в растворе), или [c.57]

Выше были рассмотрены процессы, в которых скорость ионообменной реакции определяется или внешней, или внутренней диффузией, и упомянуты некоторые условия проявления каждого из названных механизмов. Очевидно, однако, что на практике весьма (если не наиболее) часто реализуются условия, нри которых одновременно имеют значение как внешняя, так и внутренняя диффузия (например, растворы концентрации от 0,1 до 0,001 М). Кинетику процесса в таких условиях впервые рассмотрели Бойд, Адамсон, Майерс [52], которые экспериментально показали, что в указанном интервале концентраций скорость обмена меньше, чем скорость, рассчитанная по одному из названных механизмов. Авторы объясн1 ли [c.104]

Наиболее значительным является влияние кинетики ионообменного процесса в отдельном зерне смолы внешне-, внутри-или смешаннодиффузионный характер кинетики, отсутствие или заметное влияние химической реакции, учет или неучет переноса за счет градиента электрического потенциала и т. п. Структура потока жидкой фазы и потока дисперсного материала (для аппаратов с движущимся или псевдоожиженным слоем ионита) также может приниматься различной в зависимости от конкретных условий организации процесса в аппаратах с псевдоожиженным слоем частиц принимается режим полного перемешивания по дисперсной фазе и режим полного вытеснения по сплошному жидкому потоку в иных условиях может учитываться нли не учитываться эффект продольного перемешивания или приниматься более сложные комбинированные модели структуры потоков. [c.256]

Изучена кинетика гетерогенного разложения д ндронерекиси кумола на сульфате никеля [348] н ионообменной смоле Р У-2 [349]. Показано, что сульфат никеля, предварительно обезвоженный, ускоряет разложение гидроперекиси кумола на ацетон и фенол. Выход фенола в отдельных опытах достигал 94—97 % от теорет. В небольших количествах в реакции образуются диметилфенилкарбинол и ацетофенон (следы). Гетерогенное разложение гидроперекиси на сульфате никеля в )"ептане протекает с за-метно11 скоростью прн 50°. С повышением температуры скорость реакции увеличивается. Начальная скорость такого разложения гидроперекисп изонронилбензола прямо пропорциональна концентрации катализатора. В отличие от кислотно-каталитического разложения [343] процесс протекает без самоускорения. Добавки фенола и ацетона не влияют, а добавка диметилфенилкарбинола сильно замедляет скорость реакции. [c.542]