Что такое ионный обмен и ионообменные смолы? ВИДЕО

Еще в 19-м веке люди стали замечать, что почва (земля) обладает способностью заменять одни вещества на другие. Данный феномен был изучен учеными по всему миру и были выявлены вещества способные обменивать одни ионы на другие. Так возникли иониты — материалы, способные изменять свойства воды.

Ионообменные смолы иначе называют ионитами — это твердые вещества, способные к ионному обмену при определенных условиях. Иониты, в простонародье называемые смолами удерживают на своей поверхности ионы одних веществ (например, натрия) и с легкостью отдают их, забирая взамен ионы других веществ, например металлов, различных солей, органических веществ.

Ионный обмен — химическая реакция, обратимая. При этой реакции происходит обмен ионами между ионитом и раствором электролита (раствором солей).

Основные принципы ионного обмена

Ионный обмен основан на использовании ионитов — сетчатых полимеров разной степени сшивки, гелевой микро- или макропористой структуры, ковалентно связанных с ионогенными группами. Обменивающиеся ионы называются противоионами. Иониты состоят из неподвижного каркаса — матрицы и функциональных групп — фиксированных ионов, которые жестко прикреплены к матрице и взаимодействуют с противоионами. В зависимости от знака заряда противоионов иониты делят на катиониты и аниониты. Если противоионы заряжены положительно, то они являются катионами (например, ионы водорода Н+ или ионы металлов), ионит называют катионитом. Если противоионы заряжены отрицательно, то есть являются анионами (например, ион гидроксила ОН- или кислотные остатки), ионит называют анионитом.

Кинетика ионного обмена

Кинетика ионного обмена определяет скорость протекания ионообменной реакции. На скорость ионного обмена влияют следующие факторы:

  • доступность фиксированных ионов внутри каркаса ионита,
  • размер гранул ионита,
  • температура,
  • концентрация раствора и т. д.

Общая скорость процесса ионного обмена может быть представлена как совокупность процессов, происходящих в растворе (диффузия противоионов к зерну и от зерна ионита) и в ионите (диффузия противоионов от поверхности к центру зерна ионита и в обратном направлении; обмен противоионов ионита на противоионы из раствора). В условиях, приближенных к реальным условиям очистки воды, доминирующим фактором, определяющим скорость ионного обмена, является диффузия ионов внутри зерна ионита. Следовательно, скорость ионного обмена, прежде всего, зависит от размера зерна ионита и увеличивается с уменьшением размера зерна. В зависимости от природы матрицы различают неорганические и органические иониты.

Кроме того, под ионным обменом подразумевают:

  1. Реакции и процессы разделения, выделения и очистки веществ, проводимые с применением ионообменных материалов: ионообменных смолцеолитов, и др.
  2. Процессы обмена ионов между почвами и содержащейся в них (омывающей их) водой.

Видео об ионном обмене. Советский учебный фильм.



Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *