Состав, структура и синтез ионообменных смол
Макропористые ионообменные смолы имеют губчатую структуру и поры свыше молекулярного размера.
Изопористые ионообменные смолы имеют однородную структуру и полностью состоят из смолы, поэтому их обменная способность выше, чем у предыдущих смол.
1.3 Свойства ионообменных смол
Набухание. Воздушно-сухие иониты, выпускаемые промышленностью, состоят из твердых гранул или бусин размером от 0,5 до 3-4 мм. При погружение в воду иониты набухают вследствие поглощения определенного количества воды. Набухание сопровождается растяжением пространственной сетки смолы и увеличением ее объема. Способность к набуханию зависит от числа ионогенных групп и поперечных связок. С увеличением числа поперечных связок набухаемость уменьшается.
Полная объемная емкость. Она характеризует максимальное количество ионов, которое может быть поглощено смолой при ее насыщении.
Статистическая (равновесная) объемная емкость. Это емкость смолы при достижении равновесия в статистических условиях с раствором определенного объема и состава.
Динамическая (рабочая) объемная емкость. Это количество ионов, поглощенных смолой при фильтрации раствора через слой ее до достижения проскока сорбируемого иона.
Характеристика ионообменной смолы АВ-16гс приведена в таблице 1.
Таблица 1- Характеристика смолы АВ-16гс.
Наименование показателя |
Норма для марки и сорта | |
АВ-16гс | ||
Высший |
Первый | |
1. Внешний вид |
Зерна желтого цвета | |
2. Гранулометрический состав | ||
а) размер зерен, мм |
0.315-1.25 |
0.315-1.25 |
б) содержание рабочей фракции, %, не менее |
95 |
93 |
в) эффективный размер зерен, мм, не более |
0,4-0,6 |
0,6 |
г) коэффициент однородности, не более |
1,7 |
1,8 |
3. Содержание влаги, %, не более |
35-50 | |
4. Удельный объем в ОН–-форме, см³/г |
3,0±0,3 | |
5. Полная статическая обменная емкость, мг•экв/мл, не менее |
1,15 |
1,00 |
6. Равновесная статическая обменная емкость, мг•экв/мл, не менее |
1,00 |
0,90 |
7. Динамическая обменная емкость, мг•экв/м³, не менее |
700 |
690 |
8. Окисляемость фильтрата в пересчете на кислород, мг/л, не более |
0,55 |
0,65 |
9. Осмотическая стабильность, %, не менее |
92,5 |
85 |
10. Ионная форма |
Хлоридная | |
11. Функциональные группы |
Четвертичные триметиламмониевые |
2. Экспериментальная часть
2.1 Метод анализа раствора K2Cr2O7
Концентрацию K2Cr2O7 в растворах определяем йодометрическим методом. В коническую колбу переносят пипеткой 5 мл приготовленного раствора бихромата калия, добавляют воды до 100 мл, прибавляют 5 мл концентрированной соляной кислоты, затем 1-2 г йодида калия и хорошо перемешивают. Титруют выделившейся йод тиосульфатом натрия. Когда бурая окраска выделившегося йода перейдет в лимонно-желтую, прибавляют 1-2 мл раствора крахмала. Светло-синяя окраска раствора в точки эквивалентности переходит в светло-зеленую.
Молярность раствора бихромата калия рассчитывается по формуле:
; .
Для приготовления раствора крахмала взвешивают 0,5 г. «растворимого крахмала» и тщательно растирают его с несколькими миллилитрами воды. Полученную пасту вливают в 100 мл. кипящей воды, кипятят еще.
2.2 Подготовка смолы АВ-16гс к работе
Для подготовки ионообменной смолы АВ-16гс к работе, необходимо в 100 мл дистиллированной воды добавить NHOH до рН=8, ввести смолу. Выдержать смолу в щелочном растворе трое суток. Затем слить раствор высушить смолу при комнатной температуре.
2.3 Приготовление растворов K2Cr2O7 и определение их концентрации
Для получения раствора K2Cr2O7 с определенной концентрацией, необходимо взять следующее количество бихромата калия:
mнавески=M×h
где M – молярная масса K2Cr2O7 , г/моль; η – концентрация раствора, моль/л. Затем полученные растворы бихромата калия анализируют йодометрическим методом. Результаты анализа представлены в таблицах 2-4.
Таблица 2 – Определение концентрации раствора K2Cr2O7-1
№ опыта |
, мл |
Vтиос, мл |
Vсредн, мл |
Мисх, моль/мл |
1 |
5 |
10,0 |
9,85 |
0,032 |
2 |
5 |
9,7 |
9,85 |
0,032 |
3 |
5 |
9,8 |
9,85 |
0,032 |
4 |
5 |
9,9 |
9,85 |
0,032 |
5 |
5 |
9,9 |
9,85 |
0,032 |
6 |
5 |
9,8 |
9,85 |
0,032 |
Таблица 3 – Определение концентрации раствора K2Cr2O7-2
№ опыта |
, мл |
Vтиос, мл |
Mисх, моль/мл |
1 |
5 |
14,9 |
0,049 |
2 |
5 |
14,6 |
0,049 |
3 |
5 |
14,6 |
0,049 |
4 |
5 |
14,6 |
0,049 |