Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Основные физико-химические характеристики ионитов



Основными свойствами ионитов, определяющими их качество как сорбентов, являются емкость, кислотно-основные свойства, селективность, набухаемость, химическая стойкость, механическая прочность.

Под емкостью понимают способность ионита обменивать противоионы. Емкость определяется числом ионогенных групп в ионите и поэтому теоретически является постоянной величиной. Однако практически она зависит от ряда условий. Различают статическую обменную емкость (СОЕ) и динамическую обменную емкость (ДОЕ). Статическая обменная емкость – полная емкость, характеризующая общее число ионогенных групп в миллиэквивалентах, приходящихся на единицу массы воздушно-сухого или на единицу объема набухшего ионита.

По кислотно-основным свойствам иониты делят на группы:

1) сильнокислотные катиониты (–SO H),

2) слабокислотные катиониты (–OH, –COOH, –SiOH),

3) слабоосновные аниониты (–NH , =NH, N ),

4) сильноосновные аниониты ,

5) полифункциональные иониты, в том числе амфолиты (амфотерные).

Характерным свойством ионитов является набухаемость при контакте сухого ионита с раствором. Особенно сильно набухают синтетические ионообменные смолы.

Набухание непосредственно связано с кинетическими характеристиками ионитов, особенно органических. Оно увеличивает скорость ионного обмена. При обсуждении кинетики процесса ионного обмена обычно рассматривают пять его стадий с учетом взаимной диффузии противоионов:

1) диффузия адсорбирующихся ионов из раствора к поверхности нонита,

2) диффузия внутри зерна ионита,

3) обмен ионов,

4) диффузия замещенных ионов к поверхности ионита,

5) диффузия от поверхности ионита в раствор.

Наиболее медленной является стадия диффузии внутри зерен ионита. Она и определяет, главным образом, скорость ионного обмена. Диффузия в растворе может быть ускорена, например, с помощью перемешивания. Скорость же диффузии внутри зерна может быть увеличена, если уменьшить его размеры и повысить температуру. Для увеличения скорости ионного обмена уменьшают степень сшивки полимера при его синтезе (увеличивается набухание) и придают ионитам макропористую структуру путем введения при синтезе растворителей, которые затем удаляют из образовавшихся пор вымыванием или нагреванием. В зависимости от природы ионитов и обменивающихся ионов, а также от их концентрации время установления ионообменного равновесия колеблется от нескольких минут до нескольких суток.



Важными характеристиками ионитов являются их химическая стойкость и механическая устойчивость. Практически ценной характеристикой является стойкость к кислотам, щелочам и окислителям, под действием которых может разрушаться структура ионита. Химическая стойкость оценивается по потере обменной емкости. Механическую прочность ионитов определяют по изменению фракционного состава после определенного числа циклов адсорбции-десорбции или после встряхивания на вибрационном аппарате [4].

Умягчение воды методом ионного обмена

Для умягчения воды применяют катиониты, обменивающие ионы натрия или водорода на содержащиеся в воде ионы кальция и магния:

[Kat]Na + Ca(HCO3)2 [Kat]2Ca + 2NaHCO3;

[Kat]Na + Mg(HCO3)2 [Kat]2Mg + 2NaHCO3;

[Kat]Na + CaSO4 [Kat]2Ca + Na2SO4;

[Kat]Na + MgCl2 [Kat]2Ca + 2NaCl,

где [Kat] – сложный комплекс катионита, практически нерастворимый в воде.

Регенерация катионитовых фильтров после истощения их обменной способности производится 5…10%-ным раствором поваренной соли:

[Kat]2Ca + 2NaCl 2[Kat]Na + СаCl2;

[Kat]2Mg + 2NaCl 2[Kat]Na + MgCl2.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Умягчение воды на катионитовой колонке

Цель работы

1. Изучить ионообменную адсорбцию.

2. Ознакомиться с методом умягчения воды с помощью катионообменных смол.

Реактивы и оборудование

1. Аммиачный буфер, рН=10. 20 г хлорида аммония растворяют приблизительно в 100 мл дистиллированной воды. Полученный раствор хлорида аммония переносят в мерную колбу объемом 1 л, добавляют 100 мл концентрированного аммиака и разбавляют до метки дистиллированной водой.

2. Трилон Б, 0,1 Н.

3. Хромоген черный ЕТ-00.

4. Катионит сильноосновный КУ-2-8. Около 20 г катионита помещают в стакан вместимостью 250 мл, заливают 120 мл дистиллированной воды и оставляют на 1 сутки для набухания.



5. Колонка стеклянная.


Порядок выполнения работы

1. Приготовление катионитовой колонки

Бюретку с краном закрепляют на штативе. В узкую часть бюретки помещают стекловолокно, а затем бюретку заполняют суспензией катионита. Слегка постукивая бюретку добиваются того, чтобы слой катионита в ней уплотнился и образовал колонку.

2. Определение общей жесткости водопроводной воды

В три колбы на 250 мл наливают по 100 мл водопроводной воды, добавляют 5 мл аммиачного буферного раствора с рН 10 и несколько кристаллов сухого индикатора хромогена черного ЕТ-00. Содержимое колб тщательно перемешивают до появления розово-малинового цвета. Титрование проводят медленно 0,1 Н раствором трилона Б при интенсивном перемешивании до появления сине-голубого окрашивания.

Определяют средний объем трилона Б, пошедший на титрование. Общую жесткость воды (ммоль/л) рассчитывают по формуле

, (6.1)

N – нормальность раствора трилона Б, моль/л;

V – средний объем трилона Б, пошедший на титрование, мл.

3. Умягчение воды

Пропускают водопроводную воду через катионитовую колонку. При этом кран открывают так, чтобы вода фильтровалась медленно, по каплям. Собирают 100 мл фильтрата и определяют общую жесткость фильтрованной воды.

Записать происходящие химические реакции. Сделать выводы по работе.

Вопросы для контроля

1. Иониты. Классификация ионитов.

2. Физико-химические основы ионного обмена.

3. Умягчение воды методом катионного обмена.


БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. – Л.: Химия, 1984. – 414 c.

2. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. – М.: Химия, 1988. – 464 с.

3. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. – М.: Высш. шк., 1992. – 414 с.

4. Зимон А.Д. Мир частиц. Коллоидная химия для всех. – М.: Химия, 1988. – 125 с.


ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………………………….3

Лабораторная работа №1. Получение золей методом замены растворителя.

Перезарядка золей…….……………………………………………………………4

Лабораторная работа №2. Коагуляция…………..………………………………10

Лабораторная работа №3. Изучение золей……………………………………...16

Лабораторная работа №4. Микрогетерогенные системы…..…………………..23

Лабораторная работа №5. Адсорбция на границе жидкой и твердой фаз…….31

Лабораторная работа №6. Ионообменная адсорбция…..………………………40

Библиографический список………………..……………………………………..44

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2018 год. Все права принадлежат их авторам!