Экология и производственная безопасность

Ион-Ион или в условиях фильтрации раствора через слой ионита до проскока ионов в фильтрат (динамическая обменная ем­ кость). Для природных ионитов статичес­ кая обменная емкость составляет 0,2 - 0,3 мг-экв/г для синтетических - 3 - 10 мг-экв/г. Динамическая (рабочая) об­ менная емкость всегда меньше статичес­ кой. Статическая обменная емкость оп­ ределяется по реакции нейтрализации катионита раствором NaOH, а для ани- онита - раствором HCI. Иониты должны обладать высокой обменной емкостью, химической и тер­ мической стойкостью, механической прочностью (прежде всего - прочнос­ тью на истирание), нерастворимостью в воде, растворителях и электролитах, незначительной набухаемостью. Иониты изготавливаются в виде зерен, волокна, порошка, мембран. Для восстановления обменной ем­ кости иониты после их насыщения под­ вергают периодической регенерации, т.е. проводят реакцию ионного обмена в обратном направлении (особенностью ионитов является их обратимость). Ка- тиониты обычно регенерируют раство­ рами солей (NaCI, NH4CI) или кислот (H2SO4), при этом образуются иониты формы RNa, RNH4, RH; аниониты реге­ нерируют щелочами (чаще всего - NaOH), при этом образуется форма ROH. Степень регенерации количествен­ но определяется как отношение восста­ новленной обменной емкости к полной, выраженной в процентах, и обычно со­ ставляет 60-90 %. В зависимости от степени диссо­ циации катионообменные смолы под­ разделяются на сильно-и слабокислот­ ные. В сильнокислых катионитах актив­ ными группами обычно являются суль- фогруппы (SO3H), фосфорнокислые группы [Р0(0Н)2]; в слабокислотных - карбоксильные (СООН), фенольные (CgHsOH) группы. Анионообменные смолы также подразделяются на силь­ ноосновные (например, четвертичные аммониевые основания R3NOH) и на слабоосновные аниониты (например, - NH2,=NH,=N). При контакте ионита с раствором электролита через определенное время устанавливается концентрационное рав­ новесие ионов в растворе и ионите, на­ зываемое ионообменным равновесием. Ионообменную реакцию с участием ионов разного заряда (валентности) можно представить в виде: n 2 A j + n j A 2 n j A 2 + n 2 A j , uoHum раствор ионит раствор где «J и «2 ~ заряды обменивающихся ионов Aj и А2 соответственно. Константу концентрационного ионообменного равновесия можно пред­ ставить в виде: к = с^ -q iQ-ci, где С" и С" - концентрации разных ионов в ионите; иС | - концентра­ ции ионов в растворе. Эффективность ионного обмена зависит от ряда факторов, основным из которых является селективность иони­ та, т.е. химическое сродство обменива­ ющегося иона к иониту. Чем более проч­ ная ионная связь образуется между фик­ сированным (анкерным) ионом и проти- воионом, тем выше селективность к дан­ ному иону. Причем, если в разбавлен­ ном растворе ионы разного заряда, то ионит в первую очередь поглощает ионы с максимальным зарядом - дей­ 266