Ionex: Porovnání verzí
Smazaný obsah Přidaný obsah
Řádek 1:
'''Ionex''' je měnič iontů (také se používá nesprávný termín ''iontoměnič''). Jedná se o vysokomolekulární látku s dostatečnou [[pórovitost]]í, jejíž základní skelet na povrchu nese náboj.
== Anex ==
Anex je měnič aniontů. Funkční skupina anexu má kladný náboj, protiiont záporný náboj. Nejčastějšími protionty jsou [[hydroxyl|OH<sup>-</sup>]] (jedná se o anex v OH cyklu), nebo [[Chlór|Cl<sup>-</sup>]] (anex v Cl cyklu). Cílem '''anexu''' je odstranění aniontů z vodného roztoku.
<code>m R-OH
Pro názornost předpokládejme, že je v roztoku přítomen [[NaCl]].
<code>-(N(CH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>)OH
=== Dělení anexů ===
Podle schopnosti disociace/protonizace dělíme anexy na
* '''silně bazické''' - jsou schopny disociace při jakémkoli [[kyselost|pH]]. Funkční skupina je tvořena [[kvartérní amoniová sůl|kvartérní amoniovou solí]]. Rozlišují se dva typy silně bazických anexů - typ I, který má
* '''slabě bazické''' - protonizují pouze v neutrálním a kyselém pH, obvyklou funkční skupinou bývají [[amin]]oskupiny.
== Katex ==
Katex je měnič kationtů. Funkční skupina katexu má záporný náboj, protiiont kladný náboj. Nejčastějšími protionty jsou H<sup>+</sup> (jedná se o katex v H cyklu), nebo [[sodík|Na<sup>+</sup>]] (katex v Na cyklu).
Cílem '''katexu''' je odstranění kationtů z vodného roztoku. Obecně lze výměnu zapsat:
<code>n R-H
Pro názornost předpokládejme, že je v roztoku přítomen NaCl. Poté dochází k reakci:
<code>-SO<sub>3</sub>H
Roztok obsahující NaCl obsahuje po průchodu katexem kyselinu chlorovodíkovou.
Řádek 35:
* '''slabě kyselé''' - disocijují pouze v neutrálním a zásaditém pH. Funkční skupinou bývá karboxylová skupina -COOH, která disocijuje na -COO<sup>-</sup>
== Amfolytické ionexy ==
Amfolytické ionexy mají schopnost vyměňovat kationty i anionty. Jejich uplatnění v praxi je omezené.
== Selekční vlastnosti ionexů ==
Schopnost ionexů vázat na sebe určitý druh iontů a síla této vazby závisí na mnoha parametrech:
* velikost pórů ionexu
Řádek 50:
Pro každý typ ionexu se sestavují selektivitní řady - což je řada kationtů nebo aniontů uspořádaných podle vrůstající, nebo klesající afinitě k ionexu.
== Další dělení ionexů ==
Podle složení se ionexy dělí na organické a anorganické. Obě skupiny se dál dělí na umělé a přírodní ionexy. Mezi '''přírodní organické ionexy''' patří například [[huminové látky]], [[sacharidy]], [[fulvokyselina|fulvokyseliny]], atd.
Ionexy se podle velokosti pórů dělí na gelové a na makroporézní. '''Gelové ionexy''' mají menší velikost pórů (řádově nano[[metr]]y), jsou vhodné spíš pro výměnu menších iontů a jsou mechanicky méně odolné. '''Makroporézní ionexy''' mají velikost pórů uměle zvýšenou na stovky nanometrů. Jejich vnitřní struktura je pravidelnější, jsou tak více mechanicky odolné a mají vyšší stupeň zesíťování, výměna iontů je rychlejší. Mívají však menší objemovou kapacitu.
Řádek 68:
* Užitková kapacita ionexu - látkové množství iontu (vyjádřené jako jednomocné ionty), které ionex zachytí do okamžiku průniku
== Pracovní cyklus ionexu ==
=== Iontová výměna ===
[[Iontová výměna]] je vlastní pracovní cyklus ionexu. Hnací silou je [[difuze]], vliv má i rozdíl koncentrací vně a uvnitř ionexu, elektrický potenciál, případně další probíhající chemické reakce. Ionty nejprve difundují do vnější, filmové vrstvy ionexu, což je část roztoku blízko ionexu, která už neproudí a je v klidu. Rychlost této difuze závisí na proudění roztoku kolonou. Pak následuje difuze skrz filmovou vrstvu k ionexu, poslední fází difuze je gelová difuze, neboli difuze skrz povrchovou vrstvu ionexu k funkční skupině. Řídícím dějem (neboli dějem, který je nejpomalejší, a tak určuje celkovou rychlost procesu) je gelová difuze (pro koncentrace iontů do 0,1mol/kg roztoku), nebo filmová difuze (pro koncentrace iontů do 0,01 mol/kg roztoku).
Na začátku je všechen ionex v určité formě. Pro případ silného katexu v Na<sup>+</sup> cyklu jsou všechny protionty sodné kationty. Při průtoku roztoku kolony dochází k nahrazování Na<sup>+</sup> iontů jinými kationty - nejsilněji se vážou ionty s nejvyšší afinitou k ionexu (např. vícemocné kovy), slaběji další ionty podle selektivitní řady. Uvolní se ionty Na<sup>+</sup>, které odtékají z kolony. Zároveň ionty s vyšší afinitou (například Fe<sup>3+</sup>) vytěsňují z funkčních skupin ionty s nižší afinitou (například Mg <sup>2+</sup>), které se tak posouvají do dalších částí kolony. V okamžíku, kdy jsou odplaveny všechny ionty Na<sup>+</sup> (v odtoku se objeví iont z roztoku s nejnižší afinitou k ionexu) dochází k vyčerpání ionexu a je nutné ho regenerovat.
=== Praní a kypření ===
Při průtoku vody ionexem se ionex stlačuje a sesedá, zvyšují se tak tlakové ztráty. Pokud roztok zároveň obsahuje nerozpuštěné látky, ionex se zanáší a ucpává. Proto je třeba občas ionex vyprat, což se dělá [[protiproud]]ně směsí vody a vzduchu. Nevýhodou je, že se promíchají jednotlivé vrstvy ionexu a zvyšuje se tak spotřeba regeneračního činidla.
=== Regenerace ===
Regenerace je převedení ionexu do původního pracovního cyklu. Provádí se přebytkem regeneračního činidla (až 6 násobek oproti [[stechiometrie|stechiometrii]]). Dá se provádět souproudně, protiproudně, frakčně, dvouproudně, interně, nebo externě.
=== Vymývání ===
Provádí se čistou vodou (prošlou ionexem), vymyje se zbytek regeneračního činidla z kolony. Pak je ionex opět připraven k použití.
Řádek 128:
=== likvidace roztoků s [[komplexní sloučenina|komplexně]] vázanými kovy ===
Tato technologie se používá především pro získávání vzácných kovů z roztoků, případně pro odstraňování toxických látek. Používají se ionexy, které z dokáží kov z komplexu navázat na ionex, v roztoku zůstane pouze roztok komplexotvorného činidla.
=== odstraňování aniontů těžkých kovů ===
Řádek 141:
* Marhol, Milan. Měniče iontů v chemii a radiochemii, 433 s., Academia, Praha, 1976
* Šmíd, Jaromír a kol. Měniče iontů, jejich vlastnosti a použití, 630 s., SNTL, Praha 1954
* Samuelson, Olof. Měniče iontů v analytické chemii, 403 s., SNTL, Praha, 1966
[[Kategorie:Makromolekulární chemie]]
Řádek 150 ⟶ 149:
[[ja:イオン交換樹脂]]
[[nl:Ionenwisselaarhars]]
[[pl:Jonit]]
[[ru:Иониты]]
[[th:Ion exchange resin]]
[[uk:Іоніти]]
|