Verze z 29. 8. 2009, 23:38 editovat 84.244.120.106 (diskuse) →‎dekarbonizace vody ← Přejít na předchozí porovnání		Verze z 16. 12. 2009, 18:12 editovat zrušit editaci JAnDbot (diskuse \| příspěvky) Roboti 1 711 532 editací m robot přidal: pl:Jonit, ru:Иониты, uk:Іоніти; kosmetické úpravy Přejít na další porovnání →
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. V praxi používané měniče iontů (ionexy) jsou většinou syntetické vysokomolekulární organické látky, nejčastěji na bázi [[styren]]u, [[polyakrylát]]u, [[fenolformaldehydová pryskyřice\|fenolformaldehydových pryskyřic]] a podobně. Jako síťovací činidlo je použit obvykle [[Vinylbenzen\|divinylbenzen]] v různých koncentracích, jejichž výše ovlivňuje do značné míry selektivní a [[Bobtnání\|bobtnací]] vlastnosti ionexu. Na [[Polymer\|polymerním skeletu]] je ukotvena funkční skupina, která je vodném prostředí schopná [[disociace]]. Tato skupina nese [[elektrický náboj\|náboj]], který je kompenzován [[Ion\|protiiontem]]. Podle druhu protiontu rozlišujeme různé '''pracovní cykly '''(nebo také formy ionexu). == 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 + Xm- = RmX + m OH<sup>-</sup></code> Pro názornost předpokládejme, že je v roztoku přítomen [[NaCl]]. <code>-(N(CH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>)OH + HCl = -(N(CH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>)Cl + H<sub>2</sub>O</code> === 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 na atomu dusíku navázané tři [[methyl]]ové skupiny; a typ II, který má na dusíku odlišné skupiny (dvě methylové skupiny a jednu [[hydroxyethyl]]ovou). Dalším typem je pak selektivní ionex pro odstraňování dusičnanů z pitné vody, který má na dusíku navázané tři [[ethyl]]ové skupiny. Zatímco Typy I a II upřednostňují vazbu se [[síran]]ovým an[[ion]]tem před [[dusičnan]]ovým, tento ionex upřednostňuje vazbu s dusičnanovým aniontem. * '''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 + Men<sup>+</sup> = RnMe + n H<sup>+</sup></code> Pro názornost předpokládejme, že je v roztoku přítomen NaCl. Poté dochází k reakci: <code>-SO<sub>3</sub>H + NaCl = -SO<sub>3</sub>Na + HCl</code> 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. Mezi '''přírodní anorganické''' ionexy řadíme [[hlinitokřemičitan]]y (hlavně [[zeolit]]y). V jejich struktuře jsou některé [[atom]]y [[křemík]]u (s nábojem +4) nahrazeny trojmocným kovem (obvykle [[železo\|železem]] nebo [[hliník]]em), případně některý atom trojmocného hliníku nahrazuje atom dvojmocného kovu (vápník, hořčík, železo) - v těchto místech vzniká záporný náboj. '''Syntetické organické''' ionexy se v praxi používají nejčastěji, jejich základem jsou polymeru [[styren]]u, [[divinylbenzen]]u, a podobně. Existují i '''syntetické anorganické''' ionexy - například syntetické zeolity, které se dají vyrobit i z elektrárenských popílků. Jejich vlastnosti se dají do určité míry ovlivnit. 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. Jako funkční skupiny ionexů se používají například [[aminomethylpyridin]], oligoethylenaminy (TETA, TEPA, PEHA, …) a podobně. Některé z nich jsou vysoce specifické. === 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]]

Ionex: Porovnání verzí