ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ионный обмен из "Химия в атомной технологии" Одним из наиболее удобных методов радиохимического разделения, особенно для маломасштабных работ, служит ионный обмен. Этот процесс имеет. место в том случае, когда твердый продукт, содержаший как связанные ионы, так и очень подвижные ионы противоположного знака, контактирует с раствором электролита. Ионообменные свойства обнаруживают многие природные и синтетические неарганические материалы, а также синтетические органические материалы. Из них вполне доступны и нашли широкое применение органические смолы, обладающие разнообразными свойствами. [c.38] РцЗ+ (раствор) - -ЗН (смола) Рц + (смола) ЗН+ (раствор). [c.39] Ионообменное разделение обычно проводят в колонках, представляющих собой сосуды, загруженные слоем ионообменной смолы. Размеры сосудов меняются от маленьких стеклянных трубок, применяемых в радиохимических лабораториях, до огромных промышленных колонн. Раствор пропускается через колонку в вертикальном направлении, причем за это время происходит многократное перераспределение ионов между жидкостью и ионообменной смолой. Такой метод позволяет во много раз усилить разделение, получаемое за один контакт смолы и раствора. Часть слоя, эквивалентная установлению одного равновесия, обычно очень мала по высоте (несколько миллиметров или сантиметров). Поэтому небольшая по высоте колонка позволяет получить очень высокую степень разделения. [c.40] Ионообменные смолы имеют ограниченную емкость. Обычно емкость смолы составляет 2—5 эквивалентов на килограмм сухой смолы, что соответствует 1—2 эквивалентам на литр влажной смолы. В связи с определенной предельной емкостью ионообменных смол ионный обмен оказывается особенно полезным в радиохимии. В ряде случаев ионообменное разделение основывается на различном сродстве отдельных ионов к смоле. Но обычно лучшее разделение достигается применением комплексующих агентов для селективной десорбции (элюирования) ионов. [c.40] Наибольший интерес представляет применение ионо-обмена для разделения редкоземельных и трансплуто-ииевых элементов. Эти элементы в растворах находятся в виде трехвалентных ионов, очень близких по химическим свойствам. В каждой случае элементы отделяются друг от друга селективной десорбцией из катионита. Лучше всего десорбцию проводить реагентом, который, взаимодействуя с катионами каждой группы ионов, образует колшлексы, характеризующиеся постепенно уменьшающейся (или увеличивающейся) устойчивостью. [c.40] Для этой цели опрооовались анноны лимонном, молочной и а-оксиизомасляной кислот. Картина, полученная при радиохимическом разделении элементов обеих 1р пп, показана на рис. [c.41] Часто используемый в радиохимии метод ионообменного разделения основан на снособно-сти катионов многих металлов образовывать отрицательно заряженные комплексы с определенными анионами, в частности с хлоридными ионами, которые легко сорбируются анионитами. [c.41] Трехвалентные ионы трансплутониевых элементов гораздо легче образуют комплексы с хлоридными и ро-данидными (5СМ ) ионами, чем ионы редкоземельных элементов. Поэтому метод ионного обмена с помощью этих анионитных комплексов используется для радиохимического разделения актинидных и лантанндных элементов (см. раздел 7.6). [c.43] Ионный обмен применяется для выделения небольших количеств электролита из больших объемов раствора либо с целью концентрировать растворенные элементы, либо с целью очистить растворы. Примером может служить выделение плутония из разбавленных растворов, получаемых в процессе экстракционной очистки (см. раздел 10.7). Чаще всего метод ионного обмена используется для извлечения ионных примесей из воды, например с целью ее смягчения или деминерализации. Но этот случай по своему техническому оформлению выходит за рамки радиохимии (в разделе 15.2 рассматривается применение ионного обмена для очистки воды в атомных реакторах). [c.43] Вернуться к основной статье