2208633812

WYMIANA JONOWA

Obecne w wodzie jony (kationy metali ciężkich, węglanowe) szkodliwe są wymieniane przy pomocy jonitu na jony nietoksyczne np. OH", N2⁺, Cl", Hk⁴.

Ogólny zapis wymiany jonowej. Wyróżniamy jonity o wymiarze kationów:

Kt"⁺ +nNa +R -> Kt (R )m +nNa⁺

Jonity o wymiarze anionów:

Anⁿ" + R(OH)n R(An)m + nOIT

Jonit zdolny do wymiany kationów nazywamy kationitem, do wymiany anionów -anionitem.

Wymiana jonowa stosujemy:

-    przy uzdatnianiu wody morskiej (odsalanie);

-    gdy chcemy otrzymać wodę o niskim przewodnictwie zdemineralizowaną;

-    proces podczas którego obecne w wodzie jony szkodliwe są wymienione na jony obojętne np. Pb²⁺ Ca²⁺ są usuwane.

-    Przy usuwaniu twardości wody powodowanej Ca(HCC>3)2 Ca(HC0₃)2 +2R - SO3H ->R - S0₃ Ca + 2H2C03

R-SO3

Wymieniacze jonowe - kationity, anionity, bipolarne (ich budowa chemiczna umożliwia wymianę jonu

(-) i (+)•

Wymieniacze bipolarne nie w każdych warunkach są zdolne do wymiany jonów (-) i (+). Wykorzystuje się je do wymiany w zależności od pH.

Jonit pracujący w cyklu sodowym - jonit wymienia jon na jon sodowy (KtNa).

-    w cyklu wodorowym (KtH)

-    w cyklu wodorotlenowym (KtOH)

I    etap - transport jonów na powierzchnię

II    etap - dyfuzja jonów z roztworu wgłąb ziarna wymieniacza i z powrotem.

Cechy jonitu:

-    ruchomy jon, który jest wymieniany.

-    forma ich występowania - ziarenka o różnej średnicy, lekko zabarwione.

-    odporność mechaniczna i termiczna (ziarenka muszą być trwałe).

-    zdolność do pęcznienia (woda na skutek dyfuzji dostaje się do struktury jonitu). 50-90% wody w jonicie- to bardzo dobry jonit.

-    Selektywność jonitu (wybiórcza wymiana danego jonitu na inny)

Konkretna ilość kationów wymienionych naprzeciw jony np.

1 g jonitu = 6mval Kti jonit ten jest bardziej selektywny do wymiany.

1 g jonitu = 3mval Kt2

ilość mval wymienianych przeciw jonów (kationitu lub anionitu) na jednostkę masy lub objętości wymieniacza

ta wielkość wzrasta wraz z usieciowaniem, liczbę grup funkcyjnych. Większe usieciowanie - lepsza zdolność wymienna. Zdolność wymienna całkowita i robocza. Robocza - zdolność wymienna użytkowa.

Zdolność wymienna całkowita - ile mvali przez jednostkę objętości.

Zdolność wymienna użytkowa - jaką część zdolności wymiennej można wykorzystać dopóki nie dojdzie do przebicia 2łoża jonowo wymiennego (pracują tylko dolne ziarna wymieniacza).

Wpływ na przebieg wymiany jonowej ma:

-    budowa jonitu, sposób rozmieszczenia wiązań, struktura przestrzenna

-    rodzaj grup funkcyjnych jonitu i ich ilość np. -SO3H, -COOH, -OH, -NH2.

-    Ładunek elektryczny jonitów (szeregi selektywności)

-    Promień jonu (szeregi selektywności).

Al³⁺>Ca²⁺>Na⁺>S04 >CF

-pH