478 [1024x768]

488

KINETYKA CHEMICZNA

wymieniacza. Dla ilościowego opisu równowagi można także posłużyć się modelem adsorpcji Langmuira. W modelu tym trzeba przyjąć określoną, stałą liczbę miejsc na rozbudowanej powierzchni, które mogą być obsadzone przez jony (grupy jonogenne).

2.    Szczególnie silnie wychwytywane są przez wymieniacz Jony o wyższej wartościowości i o mniejszym promieniu. Wynika to stąd, że oddziaływanie wymieniacza z jonami ma charakter głównie sił kulombowskich. W przypadku, gdy w szkielet polimerowy wbuduje się grupy zdolne do tworzenia z jonami związków koordynacyjnych, można osiągnąć specyficzne, wybiórcze koncentrowanie jonów w wymieniaczu.

3.    Maksymalna liczba jonów, która może być związana, uwarunkowana jest pojemnością wymieniacza. Podawana jest ona zazwyczaj w milirównoważni-kach (mval) danych jonów na jeden gram suchego jonitu.

4.    Dzięki wytworzeniu się stanu równowagi, można — zmieniając stężenie jonów — prowadzić wymianę dwukierunkową. Innymi słowy, proces wymiany jest typowo odwracalny i w zasadzie może być prowadzony nieograniczoną liczbę razy.

5.    Czas potrzebny do osiągnięcia równowagi jest uzależniony przede wszystkim od szybkości dyfuzji jonów na granicy faz oraz w ziarnach wymieniacza. Wielkością, którą stosuje się przy opisie kinetyki wymiany jonowej jest stopień wysycenia

gdzie: x_t — ułamek molowy grup jonogennych obsadzonych w wymieniaczu po czasie /, a — analogiczny ułamek po czasie nieskończenie długim.

6. Wymieniacze jonowe jako wielkocząsteczkowe polielektrolity zaliczamy do układów koloidalnych, wykazujących charakterystyczne dlań cechy. Jako żele wykazują przede wszystkim zdolność do znacznego pęcznienia. Zdolność ta jest silnie uzależniona od stopnia usieciowania (od sztywności struktury szkieletu polimerowego). Z naturą żelową wymieniacza wiąże się równocześnie tzw. efekt Donnana. Makrocząsteczka wymieniacza odgrywa bowiem rolę przepony (membrany) i jednocześnie związku, który ulega dysocjacji elektrolitycznej. Grupy jonogenne trwale związane ze szkieletem polimeru nie mogą jednak dyfundować (por. str. 553).

Wymieniacze jonowe mają różnorodne zastosowania w laboratoriach biochemicznych: służą do rozdzielania, wzbogacania i oczyszczania związków o charakterze soli lub wykazujących właściwości kwasowe lub zasadowe; są wykorzystywane do idealnego odmineralizowania roztworów oraz jako katalizatory kwasowo-zasadowe; stosuje się je także w wielu innych dziedzinach. Proces wymiany prowadzi się zwykle na kolumnie, pokazanej na rys.6.7.