Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Реакції і/о з врахуванням типу іонітуСодержание книги
Поиск на нашем сайте
Знаючи основні типи іонітів можна здійснити реакції і/о, що їм відповідають. Катіонний обмін використовується для видалення небажаних іонів із розчину в усьому діапазоні рН за допомогою сильнокислотних та слабкокислотних катіонітів. Смола може бути використана в різноманітних формах, але краща Na - тому що смола за структурою ближче до Na, що полегшує адсорбцію інших металів: Сильнокислотна смола в Н-формі: обмін катіонів з розчину на іон Н+ з іоніту з одержанням кислоти: Ці реакції часто використовується на I етапі демінерализації. Слабкокислотна смола в Н-формі: карбоксильні смоли іонізують тільки в лужному середовищі. Вони мають високу близькість до 2-х валентних катіонів і в їхній присутності активні навіть у слабкокислому середовищі аж до рН=4,5, легко їх видаляють. Усуваються всі іони у воді, жорстко пов'язані з бікарбонатом: 2rcooh + NaHCo3 rcooNa+ h2o+C02↑ 2rcooh + Ca(HCo3)2 ® (rcoo)2Ca+ 2h2o+2C02↑ Н+ із карбоксильних смол не може видалити значних кількостей металів із розчинів мінеральних солей, тому що в результаті утворюється кислота, що швидко зменшує рН і перешкоджає подальшому і/о: 2rcooh + NaCl ® не йде В цьому випадку і/о контролюється аніонним складом розчину. У такий спосіб карбоксильні (слабкокислі) смоли переважно видаляють 2-х і 3-х валентні катіони, тобто вони певною мірою селективні саме до цих іонів: 2rcooh + Me(HCo3)2 ® (rcoo)2 Me + 2h2o+2C02↑
Аніонний обмін - використовується для видалення натуральних органічних кислот (і нітратів) із води за допомогою високосновних (сильноосновних) та слабкоосновних(низькоосновних) аніонітів. Високоосновна смола в ОН-формі - найбільше широко використовувана форма для аніонного обміну. Коли вона йде за водневим обміном у сильнокислій смолі, вона завершує процес демінералізації: Низькоосновна смола в ОН-формі - активні групи - аміни, що не мають дійсної основної форми і іонізують тільки в кислому середовищі. Низькоосновні аніоніти можуть адсорбувати тільки сильні кислоти, нейтральні солі не розщеплюють, немає реакції: не йде
Обмін іонів у ФЗД Електродеіонізація – альтернатива ФЗД. У загальному випадку під іонітами в змішаному шарі розуміють механічну суміш іонообмінних смол, що містять протиіони різної хімічної природи. Якщо протиіони розрізняються по знаку заряду, змішаний шар буде сумішшю катіоніту і аніоніту. Такий змішаний шар є найхарактернішим і найчастіше вживається. Звичайно операції із змішаним шаром, що складається з катіоніту і аніоніту, здійснюють з іонними формами іонітів, які утворюють між собою малодисоційоване, легколетюче або важкорозчинне з'єднання. Механізм взаємодії між іонітами в змішаному шарі і розчинами електролітів складається з реакцій обміну іонів на окремі складові суміші і подальшої взаємодії між собою протиіонів, що перейшли в розчин. Змішаний шар іонітів іноді називають монобедом або монотанком. Розрізняють ФЗД з внутрішньою та виносною регенерацію. Суміші іонітів м.б. розділювані та не розділювані для проведення регенерації. Нерозділювані суміші. Швидкість осідання зерен: .
Суміш катіоніту і аніоніту може бути одержана не тільки механічним перемішуванням окремих іонітів, але і хімічним синтезом. Подібна суміш на молекулярному рівні не розділяється звичними прийомами, які вживають для розділення механічної суміші. Вона зберігає здібність до одночасного поглинання, як катіонів, так і аніонів і знаходить застосування при очищенні неелектролітів від різних іонів за “способом відстаючого електроліту”. Певний інтерес представляє змішаний шар, складений тільки з катіоніту або аніоніту, протиіони яких мають однаковий знак заряду, але різко розрізняються по хімічних властивостях. Іоніти в подібному змішаному шарі можуть бути як ідентичними по структурі, природі матриці і характеру фіксованих іонів, так і різними. Для деяких робіт знаходить застосування змішаний шар, складений більш ніж з 2-х іонітів, наприклад з катіоніту і 2-х аніонітів або, навпаки, з 1-го аніоніту і 2-х катіонітів. У такій суміші 2 катіоніта (або 2 аніоніта) можуть розрізнятися як природою активних груп, тобто кислотністю або основністю, так і протиіонами. Отже, іоніти в змішаному шарі, як і в індивідуальному вигляді, використовуються як особливі хімічні реагенти, що володіють тією перевагою, що полімерна складова їх є нерозчинною. Тому застосування іонітів не ускладнює процес введенням в систему яких-небудь додаткових іонів, і кінцевий розчин можна легко відділити від іонітів шляхом фільтрування, центрифугування, декантацією і ін.
Переваги та недоліки ФЗД
При виборі конкретних іонних форм іонітів для здійснення окремого хімічного процесу із змішаним шаром звичайно враховують наступне. Для розчинів: 1. необхідність повного або виборчого видалення іонів; 2. яка чутливість розчину до змін pH середовища і можливість протікання при цьому побічних процесів; 3. чи впливає підвищення температури на стабільність окремих компонентів розчину; 4. наскільки швидко необхідно провести процес очищення; 5. які катіони і аніони знаходяться у вихідному розчині; Для іонітів: 1. чи забезпечують дані форми суміші іонітів необхідний ступінь очищення; 2. чи можлива зміна pH середовища при обміні іонів, і в якому напрямі; 3. чи можливе протікання побічних реакцій при безпосередньому зіткненні із зернами іонітів, що знаходяться в даних іонних формах; 4. чи стійкі ці форми іонітів в умовах проведення процесу (при підвищенні температури і ін.) і в даному розчині (окисляємость і т.д.); 5. чи забезпечують дані іонні форми іонітів необхідну швидкість процесу (враховуючи вплив на кінетику процесу зміни величини набухання іонітів при обміні іонів); 6. економічні чинники (вартість реагентів, що витрачаються на регенерацію, повнота використовування місткості і т.д.).
Представляє інтерес застосування таких форм суміші іонітів, які можуть утворювати в розчині з'єднання, аналогічне тому, що піддається очищенню – наприклад при очищенні води кращі Н- та ОН-форми. Присутність в початковому розчині домішок аніонів або катіонів, відповідні кислоти і основи яких важкорозчинні або нестійкі, обмежує можливості використовування для очищення цього розчину Н-катіоніту і ОН-аніоніту, оскільки випадання осаду створює деякі ускладнення при фільтруванні розчину через колонку.
Суміш іонітів може використовуватися для одночасного поглинання кислих, основних і нейтральних газів і пари, наприклад, аміаку і вуглекислого газу можна скористатися сумішшю катіоніту як в Н-формі, так і у формі важкого металу і аніоніту в ОН-ФОРМЕ: RH + NH3 = RNH4; R2Zn + 4NH3-=R2Zn (NH3)4; 2R/OH + СО2 = R2CO3 + Н2О; RH - R'OH + NH4C1 == RNH4 + R'Cl + Н2О Для проведення хімічного процесу з сумішшю двох іонітів принципово можливе використовування наступних їх поєднань в різних іонних формах: сильнокислотний катіоніт + сильноосновний аніоніт; сильнокислотний катіоніт + слабоосновний аніоніт; слабокислотний катіоніт + сильноосновний аніоніт; слабокислотний катіоніт + слабоосновний аніоніт; сильнокислотний катіоніт + сильнокислотний катіоніт; слабокислотний катіоніт + сильнокислотний катіоніт; слабокислотний катіоніт + слабокислотний катіоніт; сильноосновной аніоніт + сильноосновний аніоніт; слабоосновной аніоніт + сильноосновний аніоніт; слабоосновной аніоніт + слабоосновний аніоніт. Залежно від природи іоногенних груп катіоніти в Н-формі, а аніоніти в ОН-формі можуть проявляти властивості сильних або слабких кислот і основ. Відповідно в солевих формах слабокислотні катіоніти по властивостях подібні солям слабких кислот, а слабоосновні аніоніти — солям слабких основ. Так, Хейман і О'Доннел відзначають, що солеві форми слабокислотних або слабоосновних іонітів повільніше гідролізуються у воді, тоді як для іонітів з сильнокислотними або сильноосновними групами подібного явища практично не спостерігається. Іоніти з сульфогрупами (сильнокислотні) або з групами чверткових амонієвих основ (сильноосновні) є добре дисоційованими кислотами і основами, здібними до реакцій обміну іонів в широкій області рН. Для слабокислих катіонітів і слабоосновних аніонітів здібність до обміну іонів великою мірою визначається значенням рН розчину. Приклад: місткість поліфункціонального катіоніту IR-1 в 5 н. розчині NaCl збільшується від 1,8 мг-экв/г при рН 1 до 5,42 мг-экв/г при рН 8,8. Таку зміну величини місткості пов'язують з наявністю в іоніті трьох типів активних груп (— SO3H, — СООН і —<=>—ОН), які послідовно придбавають здібність до обміну іонів залежно від кислотності середовища: при рН<7 обмінюють іони —SO3H- і частково — СООН-групи, при рН> 7 —SO3H-, — СООН- і часткове —<=> N— ОН-групи, а при рН>7 в реакції обміну іонів беруть участь всі три типи груп. Подібно поводяться і аніоніти.
|
||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; просмотров: 247; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.145.43.92 (0.009 с.) |