ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ионный обмен из "Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков" Гетерогенный ионный обмен или ионообменная сорбция представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой (ионитом), обладающей свойством обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. [c.175] Ионообменная очистка сточных вод позволяет извлекать и утилизировать следующие загрязняющие вещества тяжелые цветные металлы (медь, никель, цинк, свинец, кадмий и др.), хром, ПАВ, цианистые соединения и радиоактивные вещества. При этом достигается высокая степень очистки сточной воды (до уровня ПДК), а также обеспечивается возможность ее повторного использования в технологических процессах или в системах оборотного водоснабжения. Кроме того, иониты используются для обессоливания воды в процессе водо-подготовки. [c.175] К органическим природным ионитам относятся гуминовые кислоты углей и почв, обладающие слабокислотными свойствами. Для усиления кислотных свойств и повышения обменной емкости угли обрабатывают концентрированной серной кислотой, при этом образуются катиониты — сульфоугли. [c.176] Наибольшее значение для очистки сточных вод и процессов водо-подготовки в настоящее время имеют синтетические иониты, к которым относят ионообменные смолы. Указанные смолы представляют собой высокомолекулярные соединения кислого или основного характера, которые получают при проведении процесса поликонденсации исходных мономеров или путем их сополимеризации. [c.176] Зерна ионитов, полученные поликонденсацией, имеют неправильную форму, а произведенные путем сополимеризации — шарообразную. [c.176] Пространственная углеводородная сетка ионита (каркас) носит название матрицы. Для обозначения обменивающихся ионов используют термин противоионы . В состав ионита входит также активная группа, способная к ионному обмену. В ее состав входит противоион, а также противоположно ему заряженные ионы, которые называют фиксированными, или анкерными. [c.176] При составлении уравнений реакций ионного обмена матрицу ионитов в общем виде обозначают буквой К, а активную группу записывают полностью. Например, в формуле сульфокатионита К80зН, К — матрица, Н — противоион, 80з — анкерный ион. [c.176] Иониты, обладающие свойством обменивать катионы, называются катионитами, а материалы, обладающие свойствами обменивать анионы, — анионитами. [c.176] В зависимости от степени диссоциации катионообменные смолы делят на сильно- и слабоосновные. [c.176] Если в состав ионитов входят одинаковые активные группы — такие ионообменные материалы называют монофункциональными, а в противном случае — полифункциональными. Последние иониты могут обладать смешанными сильно- и слабоосновными свойствами. [c.177] В зависимости от рода ионов, которые связаны с а сгивными фуп-пами ионита, различают следующие его ионные формы для катионитов — водородную форму (Н-форма) и солевую форму, когда активные группы связаны с ионами металлов (например, Na-форму, NH4-фopмy), для анионитов ОН-форму, С02-форму, С1-форму и др. [c.177] Следует указать, что характеристики плотности и гранулометрического состава приводятся для сухих катионитов в Н-форме, а для анионитов — в ОН-форме. [c.177] Чтобы получить нужную форму ионита, проводят его регенерацию. Например, катиониты при регенерации их растворами Na l, H2SO4, NH4 I образуют соответственно натриевую, водородную или аммониевую формы, которые условно обозначают следующим образом NaR, HR, NH4R. [c.177] Аниониты, отрегенерированные щелочью (NaOH и др.), образуют гидроксильную форму, условно обозначенную ROH. При пропускании через анионит раствора НС1 он переходит в С1-форму. [c.177] Основные требования к ионитам, используемым для очистки сточных вод, следующие высокая обменная емкость, хорошие кинетические свойства (высокая скорость ионного обмена), достаточная устойчивость по отношению к кислотам, щелочам, окислителям и восстановителям, нерастворимость в воде, органических растворителях и растворах электролитов и ограниченная набухаемость. [c.177] Способность ионита к ионному обмену характеризуется обменной емкостью, которая равна числу его активных групп, принимающих участие в обмене. [c.177] Для количественной характеристики ионообменных свойств ионитов обычно определяют их динамическую и иногда полную (общую) обменную емкость (статическую). [c.177] Рациональная классификация ионитов, разработанная Б.П. Никольским, основана на их отношении к водородным и гидроксильным ионам. По характеру зависимости статической обменной емкости ионита (СОЕ) от pH равновесного с ним раствора различают 4 основных типа катионитов и анионитов (рис. 6.18). [c.178] Кривая 1 на представленном рисунке характеризует сильнокислотные катиониты, проявляющие свойства сильной кислоты и способные обменивать свои водородные ионы на другие катионы при низких значениях pH. Такие свойства придает иониту активная фуппа SO3H. Та же кривая при верхней шкале pH описывает свойства сильнроснов-ных анионитов, проявляющих свойства сильного основания и способных обменивать свои гидроксильные ионы на другие анионы в щелочной среде при высоких рН- Такие свойства сообщает активная группа sN . [c.178] Вернуться к основной статье