Ионообменная адсорбция
Ионообменная адсорбция – это процесс, при котором твердый адсорбент, практически нерастворимый в воде, обменивает свои ионы на эквивалентное число ионов того же знака из жидкого раствора.
Такой ионообменный процесс аналогичен обменным химическим реакциям, но только протекает на поверхности твердой фазы. (Зимон, с. 100)
Ионообменная адсорбция имеет следующие особенности:
1) специфична, т. е. к обмену способны только ионы определенного знака;
2) не всегда обратима;
3) протекает более медленно, чем молекулярная адсорбция;
4) может приводить к изменению рН среды.
Адсорбенты, проявляющие способность к ионному обмену, называются ионитами. В зависимости от того, какой вид ионов участвует в обмене, иониты подразделяются на катиониты и аниониты. Катиониты способны обменивать катионы, в т. ч. ион Н+, аниониты – анионы, в т. ч. ион ОН–. Существуют также амфолиты, которые в зависимости от условий способны проявлять как катионообменные, так и анионообменные свойства.
Структура ионитов представляет собой жесткую высокомолекулярную матрицу (каркас, сетку), «сшитую», обычно, ковалентными связями. Каркас имеет положительный или отрицательный заряд, скомпенсированный противоположным зарядом подвижных ионов (противоионов), которые могут легко заменяться на другие ионы с зарядом того же знака. Каркас выступает в роли полииона и обусловливает нерастворимость ионита в растворителях. (Фридрихсберг, с. 190)
|
|
|
Различают природные и синтетические иониты. Природные: алюмосиликатные материалы – гидрослюда, цеолиты и т.д. Синтетические: ионообменные смолы, сульфитированные угли, ионообменные целлюлозы.
Применение адсорбционных процессов
Адсорбция газов на твердых поверхностях используется для очистки воздуха производственных помещений от паров некоторых растворителей, вредных веществ и примесей, в противогазах, а так же для очистки технологических газовых потоков от вредных веществ загрязняющих атмосферу. Например, в масложировой промышленности при производстве маргарина, в бродильной промышленности при производстве дрожжей. Поглощение паров воды происходит на поверхности сахара, соли, сухарей, снижая их качественные показатели.
Адсорбция на границе твердое тело – жидкость широко применяется для очистки жидкостей от примесей. Например, очистки и осветления воды, которая в дальнейшем используется для питья, диффузионного сока при производстве сахара. Осветление мясных и рыбных бульонов основано на том, что белковые вещества (яиц, мясной оттяжки) при высокой температуре сворачиваются, образуя пористую массу, которая адсорбирует частицы, придающие бульону мутность. Яичный белок применяют также для осветления фруктово-ягодных сиропов, используемых для приготовления желе.
|
|
|
Восприятие человеком запаха и вкуса зависит от адсорбции молекул соответствующих веществ в носовой и ротовой полостях.
Адсорбция веществ на границе жидкость – газ способствует устойчивости пен. Адсорбция пищевых кислот, например лимонной, снижает поверхностное натяжение большинства прохладительных напитков. Усиление смачивания водой различных поверхностей широко используется в промышленности в качестве сопутствующего процесса при мойке оборудования, подготовке сырья, обработке полуфабрикатов и т.п.
Ионный обмен широко применяется в различных отраслях промышленности: для очистки сточных вод, умягчения и обессоливания воды, при производстве сахара, молока для детского питания (для изменения его солевого состава), вина (для предотвращения помутнения, путем удаления излишков ионов Fe3+, Cu2+ и Cа2+, и понижения кислотности). (Зимон, с. 104)
Лекция 8
Дата добавления: 2015-12-18; просмотров: 195; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!