Обменная адсорбция

Обменная адсорбция

Если на поверхности адсорбента, помещенного в раствор с электролитом уже адсорбирован другой электролит, то почти всегда наблюдается обменная адсорбция. Обменная адсорбция всегда сопровождается поглощением определенного количества каких-либо ионов с выделением в раствор эквивалентного количества других ионов того-же знака.

Обменная адсорбция имеет ряд особенностей:

- специфичность, т.е. способность к обмену только определенных ионов.

- Принципиальная обратимость адсорбции

- Меньшая скорость адсорбции, по сравнению с адсорбцией неэлектролитов, что связано с необходимостью миграции ионов вглубь адсорбента

- Изменение рН среды, если происходит обмен ионов электролита на ионы водорода или гидроксил-ионов

В последнем случае различают адсорбенты кислотные и основные. Схематично процесс обменной адсорбции выглядит:

Адсорбент^–Н⁺ + Na⁺ + Cl^– = адсорбент^–Na⁺ + H⁺ + Cl^–

Рекомендуемые материалы

Среда в данном случае закисляется

Обменная адсорбция применяется при крашении натуральных волокон, которые поглощают ионы красящих веществ, выделяя эквивалентное количество ионов кальция, которые всегда есть в техническом волокне.

Умягчение воды ионитами в целях увеличения срока службы котельного оборудования

Сель.хоз угодья также проявляют свойства ионитов, поглощая ионы калия и аммония, выделяя ионы кальция и магния. В то же время ионы хлора, серной кислоты, азотной кислоты не удерживаются.

Иониты – нерастворимые в воде вещества, способные обменивать содержащиеся в них ионы на другие ионы того же знака, присутствующие в контактном растворе.

Иониты бывают минеральные – на основе алюмосиликатов (пермутит) и органические – на основе синтетических смол. Последние бывают катионитами и анионитами. Основными преимуществами синтетических ионитов в механической прочности, хим. стойкости, большая сорбционная емкость.

Сорбционная емкость – количество г*эквивалентов ионов, извлекаемых смолой, приходящихся на 1 г. сухого ионита. Обычно она составляет 3-10 мэкв/г. Однако сорбционная емкость не является постоянной величиной и зависит не только от структуры ионита, его способности к набуханию и удельного содержания активных групп, но и от природы обмениваемых ионов и рН среды. С ростом рН емкость катионитов увеличивается и наоборот. Регенерация ионитов производят обработкой кислот или оснований. Активными группами катионитов являются SO₃Н, COOH и фенольные OH. Аниониты  содержат в качестве активных групп NH₂, =NH и ºN. Однако при использовании ионитов следует учитывать, то они снижают жесткость воды, но не снижают степень минерализации воды.

 Особый случай обменной адсорбции представляет активированный уголь. Он не обладает полярностью, но способен, тем не менее, адсорбировать ионы и участвовать в обменной адсорбции. Источниками активности являются золы, содержащиеся в углях, а также способность угля поглощать и удерживать газы, подобно платине и водороду. Таким образом, в зависимости от того, каким газом насыщен уголь, последний может «работать» как катионит или анионит.  Если уголь насыщен водородом, то углерод становится акцептором электронов:

Уголь Н₂ ®Уголь^–Н⁺

Вам также может быть полезна лекция "5 Общее понятие юридического процесса".

В данном случае уголь работает как катионит.

Если насыщение проводят кислородом, то:

УгольО₂® Уголь⁺О^2–

В присутствии воды ионы кислорода образуют гидроксил-ионы:

Уголь⁺О^2– + Н₂О ® Уголь⁺ОН^–

Такой уголь действует как анионит.