Ионообменная адсорбция. Механизм ионообменной адсорбции. Иониты. Классификация ионитов

Ионообменная адсорбция. Механизм ионообменной адсорбции. Иониты. Классификация ионитов. Структура ионитов. Матрица и функциональные группы. Свойства матрицы. Схема ионообменных процессов, протекающих на катионитах и анионитах. Уравнение ионного обмена (уравнение Никольского).

Ответ:

Ионообменная адсорбция – это процесс, при котором твердый адсорбент обменивает свои ионы на ионы того же знака из раствора в эквивалентных количествах. К особенностям ионного обмена относятся: а) высокая специфичность, т.е. к обмену способны только определенные ионы; б) меньшая скорость, чем у молекулярной адсорбции; в) возможность изменения рН среды; г) процесс не всегда обратим. Адсорбенты, на которых протекает ионообменная адсорбция, называются ионитами или ионообменниками. Они бывают как природного происхождения (почвы, цеолиты), так и синтетически полученные. Иониты могут иметь кислотный, основной или амфотерный характер. Вещества кислотного характера обмениваются с раствором катионами и называются катионитами. Основные сорбенты - аниониты - отдают в раствор анионы, замещая их анионами раствора. Амфотерные иониты содержат и катионные, и анионные обмениваемые группы, т.е. они могут одновременно сорбировать и катионы, и анионы. К природным неорганическим катионитам относятся кристаллические силикаты (шабазит, глауконит и др.), анионитам – некоторые минералы, например, апатит. Природными ионитами органического происхождения являются, например, содержащиеся в почве гуминовые кислоты – высокомолекулярные соединения, обладающие амфотерными свойствами. Природные иониты не нашли широкого практического применения, т.к. имеют ряд недостатков, в частности, они химически нестойки и не обладают достаточной механической прочностью. В настоящее время широко используются иониты на основе органических смол – синтетические ионообменные смолы. Неорганические иониты имеют кристаллическую структуру, способные к обмену ионы содержатся в их решетках. Органические полимерные ионообменники имеют пространственную структуру, на которой расположены ионогенные группы, определяющие свойства ионитов (рис.). Пространственная структура ионитов В катионитах такими группами могут