Ионообменная способность

Различают следующие характеристики обменной способности: полная динамическая обменная емкость (ПДОЕ); динамическая обменная емкость (ДОЕ); статистическая обменная емкость (СОЕ).

Полная динамическая обменная емкость (ПДОЕ) получается путем фильтрации раствора электролита через ионит, в котором происходит обмен противоионов ионита на противоионы раствора. При этом фильтрация производится даже после проскока поглощаемого иона в фильтрат до тех пор, пока концентрация поглощаемого в фильтрате не станет равна его концентрации в исходном растворе. Этот момент является показателем того, что загрузка ионита больше не поглощает ионов из раствора. Количество поглощенных ионов из раствора, пересчитанной в миллиграмм-эквивалентах на литр набухшего ионита, и является показателем для данных условий фильтрования.

Основные уравнения ионного обмена, схематически описывающие реакции взаимодействия ионов раствора с ионитами, следующие:

Для катионитов

R-H++Ме+ R-Ме+ + Н+

Эта реакция обратима, так как слева направо происходит поглощение ионитом катионов солей (Ме+) из раствора, а справа налево происходит регенерация кислотой ионита от солевой формы до исходной водородной формы;

Для анионитов

R+OH- + R+X- + OH-

здесь мы видим ту же схему реакций, только не с катионами, а с анионами.

Динамической обменной емкостью (ДОЕ) называют характеристику, подобную ПДОЕ, с той лишь разницей, что измеряется не полное количество ионов, поглощаемых ионитом из раствора, а лишь то, которое поглощено до первого проскока поглощаемого иона в фильтрат. Эту характеристику иногда называют рабочей обменной емкостью (РОЕ).

Статистической обменной (равновесной) емкостью (СОЕ) считают величину ионного обмена между противоионами навески ионита и противоионами из раствора в условиях установившегося равновесия, т.е. когда раствор и ионит находятся в контакте в статистических условиях достаточное время для установления равновесия. Обычно принято замерять СОЕ через 24 ч контакта в миллиграмм-эквивалентах на литр; СОЕ может быть полной в том случае, если в результате контакта ионита и раствора происходит не только обмен противоионами, но и образование труднодиссоциирующего соединения.

Важнейшим свойством ионитов следует считать их способность к регенерации, т.е. к превращению в исходную форму тех же зерен загрузка фильтра после поглощения ими солей из очищаемой воды в результате промывки отработавших ионитов примерно 5 – 6% - ми растворами кислот (для катионитов) или щелочей (для анионитов). Именно это свойство позволяет многократно, даже в течение нескольких лет, использовать загрузку ионитов. Количество естественных потерь при перегрузках и взрыхлениях ионитов составляет от 3 до 10% годовых.

Основной причиной процесса обмена противоионами между ионитом и раствором является разность концентраций противоионов. Противоионы ионита стремятся в раствор, так как в начале контакта этих ионов в растворе нет. Однако переходу в раствор ионов ионита противодействует необходимость сохранения электронейтральности. Другие ионы того же знака из раствора стремятся проникнуть в фазу ионита, так как первоначально концентрация этих ионов в фазе ионита была равна нулю. Это состояние приводит к выравниванию концентраций, т.е. к обмену ионов при нерушимости принципа электронейтральности.

Другое по теме

Научное объяснение, его структура и основные разновидности. Предсказание
Объяснение – важнейшая функция чел познания, в частности научного исследования, состоящая в раскрытии сущности изучаемого объекта. В реальной практике исследования О. осуществяется путем показа того, что объясняемый объект подчиняется определенному закону. Теор познания различает структурные объяснения, отвеч на вопрос ...

Эволюция и сотворение мира
Разница между учением Библии и естественнонаучным взглядом на возникновение мира и жизни на Земле состоит вовсе не в противопоставлении мгновенного возникновения и длительного развития. Согласно Книге Бытия Бог последовательно сотворил свет, твердь небесную, сушу и растительность, светила, рыб и птиц, животных и челове ...