В дополнение к кратким теоретическим сведениям по ионному обмену, приведенным в гл. III, рассмотрим некоторые положения, объясняющие особенности катионитов [142 ,143, 214, 215].[ ...]
Катиониты (как и иониты вообще) — нерастворимые в воде полиэлектролиты, содержащие ионогенные группы, способные к реакции ионного обмена. Это особый класс кислот и солей, объединяемых общими свойствами их анионов, которые характеризуются многовалентностью и обладают настолько громоздкой структурой, что практически лишены подвижности.[ ...]
Катиониты могут рассматриваться как твердые электролиты, у которых анионы как бы основа твердой фазы, а катионы подвижно распределяются в этой основе. Ионы Н+ свободно диффундируют в фазе катионитов.[ ...]
В тех случаях, когда иониты применяются в полях интенсивных ионизирующих излучений, к ионообменным материалам предъявляется дополнительное требование— радиационная устойчивость.[ ...]
Эта устойчивость ограничена, так как известно, что при дозах облучения выше 109—1010 рад все ионообменные материалы подвержены необратимым радиохимическим изменениям [143]. В прикладной радиохимии иониты делятся на смолы ядерного класса и обычные. Катиониты (иониты) ядерного класса характеризуются низким содержанием примесей (особенно тяжелых металлов); минимальным количеством вымываемых продуктов; высокой радиационной устойчивостью; содержанием гранул требуемого размера не менее 98%; содержанием мелких фракций не более 0,3%. Применительно к процессам очистки сбросных вод смолы ядерного класса применяются на байпасных установках воды I контура.[ ...]
Катиониты бывают минеральные и синтетические (органические смолы). Минеральные катиониты (вермикулит, глауконит, биотит, монтмориллонит, бентонит и др.) обладают сравнительно невысокими ионообменными емкостями, плохо регенерируются, но имеют небольшую стоимость. В настоящее время природные минеральные катиониты применяются сравнительно редко, хотя их дешевизна и заставляет исследователей продолжить работы по использованию этих ионообменных материалов на установках для очистки сбросных вод. Синтетические ионообменные смолы — иониты (катиониты и аниониты)—это нерастворимые в воде органические высокомолекулярные соединения с цепями полимерных молекул, имеющих поперечные связи [35]. Эти связи образуют как бы матрицу смолы, которая содержит неподвижные заряженные группы, называемые фиксированными ионами.[ ...]
Диссоциация катионитов (так же как и анионитов) в воде протекает ступенчато.[ ...]
При соприкосновении сухого Н+-катионита с водой образуется ионная атмосфера, состоящая из Н+-ионов, которые удерживаются на определенном расстоянии от неподвижных ионов А . В этой атмосфере другие катионы энергетически неравноценны. Ионная атмосфера у одного и того же катионита меняется (сокращается или расширяется) в зависимости от концентрации катионов в окружающем электролите, ионной силы, температуры и т. д. Различные катионы располагаются вокруг неподвижных анионов на разных расстояниях. Можно считать, что максимальной прочностью связи обладают катионы, находящиеся непосредственно у границ неподвижных анионов. В связи с наличием ионной атмосферы количество поглощенных катионов зависит от различных факторов и, в первую очередь, от pH раствора.[ ...]
Процесс ионного обмена может быть условно разбит на четыре части: 1) диффузия ионов растворенного электролита к поверхности катионита; 2) диффузия этих ионов внутрь катионита; 3) вытеснение подвижного иона катионита из сферы влияния анионного комплекса; 4) диффузия вытесненного подвижного иона из катионита в раствор.[ ...]
Б. А. Алексеев с сотр. [216] показали, что в сильно-разбавленных растворах (1-10 5 г-ион/л) лимитирующей может быть не пленочная кинетика (диффузия к зерну катионита), а гелевая (диффузия в зерне смолы).[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Состав раствора, вытекающего из колонки, наполненной амберлитом Щ-100 (Н+). На колонку подается раствор, содержащий катионы, мг-экв/мл |
 |
| Принципиальная схема работы катионитово-го фильтра |
 |
| Схема нротивоточ-ного натрий-катионитового фильтра без водяной подушки. |
 |
| Схема противоточного катионитового фильтра с водяной подушкой |
 |