Назначение ионообменных установок

ИОННЫЙ ОБМЕН

Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойством обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. Вещества, составляющие твёрдую фазу, носят название — ионитов. Они практически не растворимы в воде. Те из них, которые способны поглощать из растворов электролитов положительные ионы, называются катионитами (проявляют кислотные свойства), отрицательные ионы — анионитами (проявляют основные свойства). Если иониты обменивают и катионы и анионы, их называют амфотерными (проявляют кислотные и основные свойства).

Иониты бывают неорганические (минеральные) и органические. Это могут быть природные вещества или вещества, полученные искусственно.

Органические природные иониты — это гумиповые кислоты почв и углей. К органическим искусственным ионитам относятся ионообменные смолы с развитой поверхностью, которые представляют собой высокомолекулярные соединения, углеводородные радикалы которых образуют пространственную сетку с фиксированными на ней активными ионообменными функциональными группами. Пространственная углеводородная сетка (каркас) называется матрицей, а обменивающиеся ионы — противоионами. Каждый противоион соединён с противоположно заряженными ионами, называемыми фиксированными или анкерными. Полимерные углеводородные цепи, являющиеся основой матрицы, связаны (сшиты) между собой поперечными связями, что придаёт прочность каркасу.

В зависимости от степени диссоциации различают следующие виды ионитов:

-Сильнокислотные катиониты, содержащие сульфогруппы SO3H или фосфорнокислые РО(ОН)2 группы и сильноосновые аниониты, содержащие четвертичные аммониевые основания R3NOH;

-слабокислотные катиониты, содержащие карбоксильные COOH и фенольные C6H5OH группы, диссоциирующие при pH7.

В зависимости от противоиона, которым насыщена ионообменная установка, различают: H-форму, Na-форму, Ca-форму и др. для катионов и соответственно OH-форму, Cl-форму и др. для анионитов.

Основные требования к анионитам, используемым для очистки сточных вод, следующие:

-высокая обменная ёмкость;

-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;

-ограниченная набухаемость.

Важнейшим свойством ионитов является их поглотительная способность, которая характеризуется обменной ёмкостью и определяется количеством грамм-эквивалентов ионов, поглощаемых единицей массы или объёма ионита. Различат полную, статическую, и динамическую обменные ёмкости. Полная ёмкость – это количество поглощаемого вещества. Статическая ёмкость — это обменная ёмкость ионита при равновесии в данных рабочих условиях. Статическая обменная ёмкость обычно меньше полной. Динамическая обменная ёмкость — это ёмкость ионита до проскока ионов в фильтрат, определяемая в условиях фильтрации. Динамическая ёмкость

Если катиониты находятся в Н-форме или Na-форме, то обмен катионов будет проходить по реакциям:

Ме+ + Н[К] = Ме[К] + Н+

Ме+ + Na[K] = Ме[К] + Na+,

Ионообменные смолы и их применение


Читать еще…

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: