ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Различные характеристики ионного обмена из "Ионообменный хроматографический анализ металлов" Для определения динамической обменной емкости необходимо пользоваться колонками, наполненными зернами ионита в виде слоя от 25 до 50 см при диаметре колонки 2 см. Через слой набухшего ионита фильтруют раствор электролита со скоростью 10 л/ч. Для сильнокислотных катионитов и сильноосновных анионитов применяют растворы хлоридов натрия или кальция. Для слабокислотных катионитов пропускают раствор ацетата натрия, для слабоосновных анионитов — раствор соляной кислоты. Фильтрат собирают в виде проб из каждых 50 мл и титруют его соответственно щелочью или кислотой. На основании данных строят выходную кривую (рис. 14), отмечая начало уменьшения кислотности (или соответственно щелочности) фильтрата, вытекающего из колонки. [c.146] Выходная кривая, таким образом, дает нам сведения о величине полной динамической ионообменной емкости, о динамической ионообменной емкости до проскока иона в фильтрат и о скорости ионного обмена. [c.147] При построении выходной кривой, по оси абсцисс откладывают объем вытекшего из колонки ионита фильтрата в литрах или в миллилитрах, по оси ординат откладывают поглощение какого-либо иона, например катионов кальция мг-экв/л или мг-экв/мл). [c.147] В реальных условиях опыта процесс обмена требует определенного времени, поэтому величина ВоФ Вп и разность этих величин Вп — Во не равна нулю, а больше нуля. Чем больше эта разность, тем меньше относительная скорость ионного обмена. Это означает, что на выходной кривой уменьшится длина участка АБ. Тангенс угла наклона участка БВ на выходной кривой, который близок (участок) к прямой линии, позволяет охарактеризовать кинетические свойства ионита. [c.148] Относительную скорость ионного обмена можно также определить из отношения объема раствора, прошедшего через колонку до момента проскока, к объему фильтрата, прошедшего через колонку до полного насыщения зерен ионита поглощаемыми ими ионами. [c.148] Если обозначить через Е величину относительной скорости ионного обмена (%), 5о —объем фильтрата, вытекшего из колонки до момента проскока (л), Вп — объем фильтрата, вытекшего до момента полного насыщения ионита поглощаемым ионом (л), то можно написать Е = ГООВо/ п. [c.148] Чтобы охарактеризовать различные иониты, нужно получить для них выходные кривые в соответствующих процессах ионного обмена. Например, для сильнокислотных катионитов нужно иметь две такие кривые одну для ионного обмена водородной формы ионита с катионами кальция и другую для ионного обмена натриевой формы ионита с ионами кальция, как это видно из теории иоиного обмена, изложенной в гл. I. [c.148] Для слабокислотных катионитов аналогично получают выходную кривую для водородной формы катионита с гидратом окиси натрия и для натриевой формы с катионами кальция. [c.148] Для сильноосновных анионитов. получают выходные кривые для гидроксильной формы анионита с хлоридом натрия или сульфатом натрия и для соляной или серной кислот. [c.149] Для слабоосновных анионитов получают выходную кривую в гидроксильной форме анионита с уксусной кис тотой. [c.149] Теория показывает, что для характеристики ионного обмена наиболее важны константы обмена и коэффициенты диффузии ионов. Величины констант ионного обмена позволяют ответить на вопрос о распределении сорбируемого вещества между ионитом и раствором, что важно для выяснения полноты выделения требуемого компонента из смеси ионов, для определения степени его концентрирования, например, в виде следов. [c.149] Избирательность ионита зависит от структуры его, природы функциональной группы, молярной доли обмениваемого иона в ионите, емкости ионита, ионной силы. раствора, омывающего зерна, и от тем.пературы. [c.149] Таким образом, стехиометрически для образования каждого тетрахлороферриат-иона с функциональных групп ионита должно уходить больше чем по одному. хлорид-иону и должно присутствовать достаточное число катионов водорода (гидроксония). Это необходимо для соблюдения электронейтральности всей системы в целом. Таких случаев может быть очень много. [c.149] Ионообменная емкость ионитов наиболее распространенного в настоящее время типа составляет обычно от 3 до 6 мг-экв/г. Однако емкость, вычисленная по объему ионита, намного меньше, от 1 до 2 мг-экв/мл, и сильно зависит от набухания зерен. [c.150] В анализе следов нонов химических элементов имеет значение их Сор бция из разбавленных растворов и последующая десорбция специально выбранным раствором. Под степенью концентрирования при этом понимают отношение первоначального объема раствора к его конечному объему. Степень концентрирования ионов элемента зависит от концентрации кислоты в десорбирующем растворе чем она выше, тем меньший объем раствора нужен для полного извлечения катиона поглощенного химического элемента из -ионита. Однако возможное сжатие зерен н-онита. вносит значительный корректив, и процесс десорбции может при этом замедлиться. Например, если вместо 2--н. соляной кислоты отмывать катионы железа из зерен ионита более концентрированной кислотой, то процесс его отмывания очень замедляется вследствие сжатия зерен ионита. [c.150] Концентрирование ионов в динамических условиях опытов имеет много преимуществ. Для разделения любых смесей существует оптимальная концентрация кислоты в промывающем растворе. Для разделения однозарядных катионов оптимальными являются 0,1—0,3-н. растворы кислоты, для двухзарядных катионов 0,5-н. растворы, для трехзарядных катионов 1,0-н. растворы кислоты. Поэтому концентрацию кислоты в промывающем растворе нельзя увеличивать беспредельно. В отношении применения комплексообразователей при десорбци-и можно предвидеть его оптимальную концентрацию и необходимое pH раствора на основании величины констант нестойкости. Нужно помнить еще, что с возрастанием числа поперечных овязей в ионите увеличивается его избирательность при использовании метода вытеснения ионов, но не пои методе комплексообразования. [c.150] Химическую стойкость -ионита нужно определять по отношению к тем веществам, которые входят в состав растворов в процессах ионного обмена и регенерации (десорбции). Стойкость ионита можно охарактеризовать по величине потери веса ионита, величине потери емкости, по изменению окраски зерен ионита и раствора, по резкому -изменению набухаемости и прочности зерен ионита. Испытания ведут в течение 24 ч при периодическом встряхивании раствора, содержащего определенную навеску зерен ионита. Зерна ряда анионитов, например, постепенно окисляются даже кислородом воздуха, что снижает прочность зерен, содержание ион-агенных функциональных групп и вызывает появление водорастворимых продуктов разложения ионита. [c.150] Вернуться к основной статье