11 Методы исследования кинетики ионного обмена

Кинетику ионного обмена волокнистых сорбентов исследуют статическим и динамическим методами, основанными на измерении изменений концентрации обменивающихся ионов в фазе раствора. В простейшем статическом методе кинетику изучают, помещая образцы ионообменных волокон массой около 0,5 г в несколько колб, содержащих по 100 мл 0,1 н раствора электролита, закрывают каждую колбу пробкой и перемешивают содержимое. Через определенные промежутки времени, длительность которых определяется типом ионогенных групп и природой полимерной матрицы, например, через 3, 6, 9, 12, 15, 30 и 60 минут, волокно быстро извлекают из колбы, а содержимое колбы анализируют по методике, аналогичной определению статической обменной емкости. По данным анализа строят кинетическую кривую в координатах: доля замещенных противоионов от общего числа ионов ― корень квадратный из времени опыта. По ходу кривых судят об относительных скоростях ионного обмена. За значение общего числа ионов, способных поглощаться данным волокном, принимают значение обменной емкости, показанное за максимальное время контакта волокна и раствора электролита. Аналогичным методом изучают кинетику, изменяя температуру электролита, его концентрацию, а также применяя кондуктометрический и потенциометрический методы.

12 Химическая стойкость активных групп

ИОНООБМЕННИКОВ

Большинство ионообменных процессов протекают в агрессивных средах. Поэтому химическая устойчивость ионитов является одним из определяющих факторов при выборе того или иного сорбента для практического использования. Химическая устойчивость ионитов (к 5 н растворам Н₂SO₄, NaOH и к 10 % Н₂О₂) чаще всего характеризуется изменением величины их обменной емкости после обработки в приведенной агрессивной среде при комнатной температуре и на кипящей водяной бане в течение 30 мин. Сложнее оценить химическую устойчивость анионитов (полиамфолитов) к действию хроматов, бихроматов и хромовому ангидриду, являющихся сильными окислителями. Известно, что большинство анионогенных групп постепенно окисляется соединениями шестивалентного хрома (первичные и вторичные аминогруппы) или гидролизуется гидроксидом натрия при удалении сорбированного волокном хрома (с привитым метилвинилпиридином). Для оценки химической стойкости к соединениям хрома 6+ соответствующие анионообменные волокна выдерживают длительное время (3 недели) в растворах 2 н K₂Cr₂O₇, после чего определяют, как изменилась их сорбционная емкость по хрому 6+. Чаще, однако, оценивают устойчивость к соединениям хрома 6+, сравнивая изменение динамической обменной емкости волокон в колонке в течение 10–12 циклов сорбции-десорбции. Если при этом снижение емкости не превышает в итоге 7–10 % от ее первоначального значения, делают вывод о пригодности сорбента данного типа к практическому использованию.

13 Определение степени набухания волокон

Степень набухания определяют методом центрифугирования. Образец волокна массой около 0,5 г обрабатывают дистиллированной водой при модуле 100 в течение 1 часа при комнатной температуре. После извлечения волокна из воды его слегка отжимают и центрифугируют в течение 10 мин. Скорость вращения центрифуги составляет 5000 об/мин. Величину степени набухания рассчитывали по разнице массы образцов до и после водной обработки и центрифугирования.