Ионообменная адсорбция

Ионообменная адсорбция из растворов наблюдается на поверхностях с выраженным двойным электрическим слоем. Подвижные противоионы электрического слоя способны обмениваться на другие ионы того же знака, находящиеся в растворе. Вещества, способные к ионному обмену называются ионообменниками или ионитами. Иониты имеют структуру каркаса с положительным и отрицательным зарядом. Иониты бывают: по происхождению – природные и синтетические, по составу – органические и неорганические, по знаку заряда – катиониты, аниониты и амфолиты (могут в зависимости от условий обмениваться K и A).

Природные – циониты (K), апатиты (A), синтетические – ионообменные смолы (K и A).

Равновесие ионного обмена: при взаимодействии раствора электролита с ионитом через определенное время установится равновесие между концентрациями ионов в растворе и ионите. Запишем ионообменную реакцию с учетом стехиометрических коэффициентов:

Константа ионного обмена:

(4.44)

Если пренебречь коэффициентами активности, можно записать концентрационную константу равновесия (или коэффициент ионного обмена)

(4.45)

Как и в случае ионной адсорбции лучше сорбируется ионы с большим радиусом и большим зарядом. Селективность обмена зависит от состояния иона в растворе. Чем меньше активность, тем хуже они сорбируются. Если в растворе ион не образует комплекс, тем лучше он сорбируется.

Ионный обмен очень широко используется в технике для извлечения и разделения ионов с целью умягчения и очистки воды, извлечения ценных компонентов урана, золота, серебра, для разделения редкоземельных элементов.

Ионообменная адсорбция является важным методом в аналитической химии (хроматография).

Дата добавления: 2014-01-11