Введение к работе
Актуальность таботы. Гетерофазный ионный обмен в система ионит - внешний раствор представляет собой комплексный процесс перераспределения между фазами система противоионов, коионов и растворителя. Собственно ионный обмен на функциональных группах (обменных местах) ионита является его существенной составляющей, играпцай остовкую роль при обмене в разбавленных растворах. Однако, многие важные ионообменные процессы могут проводиться и в коїь центрировакшх растворах, где их характер значительно сложнее. Сверхэквивалонтшй обжи в принципе существенен для количественного описания ионного обмена в концентрированных водных растворах, расплавах, при обмене на гидрогелях (слайосштых и сплънонабухав-цих ионитах), на пористых ионитах и попитах с лалой емкостью обкена.
Таким образом, очевидна необходимость количественного термодинамического описания общего случая ионного обмена о учетом коионов и растворителя - т.е. сверхэквивалэнтного обмена. Общая теория, позволяющая рассчитывать термодинамические параметры ионного обмена (константы равновесия, активности и коэффициенты активности резинатов) существует yse достаточно давно. Но га практике эта теория до сих пор на применялась.
Целы» работы являлось: применение обобщенной теории изотермы ионного обкена к слояным ионообменным системам, в которых осуществляется сгерхэквявалеятннЗ обмен.
Для этого предполагалось решить следующие задачи: I)получить и изучить изотермы сверхэквивалвнтного ионного обмена для важного случая обмена ионов Си.** и JVa^ на широко применяема їй практике ионитах (Дауэкс 50x2, Дауэкс 50x3, КУ-2х8); 2) разработать методику численного расчета на ЭВМ термодинамических параметров с использованием обобщенной теории изотермы ионного обмена; 3) провести термодинамические расчеты на исследованных ионитах с целью апробации теории и методов ее применения на практике.
Научная новизна. Зпарвые на практике получены полные изотермы ионного обмена в широком диапазоне составов и к кда при-
манена теорій изотерма для общего случая обмена ионов - сверх-эквивалентного обмена. Теоретически обоснованы и применены на практике новые варианты метода расчета химических потенциалов неподвижных компонентов фазы ионата (резинатов), а также методы проверки результатов расчета на термодинамическую совместимость. Разраоотана методика численных расчетов на ЭВМ в рамках строгой термодинамической теории.
Практическая ценность. Изученные конкретные системы применяются при реаении задач регенераты ионитов, очистки и умягчения воды, ионообменного извлечения компонентов из рассолов и морской води (в этих системах весьма важен Си. *-)/«.* обмен). Непосредственно исследуемая в работа смола КУ-2х8 используется в сельскохозяйственной и почвенной практике как искусственная среда для вы{вдивания растений, как модификатор свойств песчаных почв (для удержания влаги) и разнообразных чисто научных, целей. Полученные экспериментальные данные о константах обмена и активностях резинатов, проваренные многими способами на тер-модинамаческуаэ совместимость, являются надешюй базой для разработки различных-моделей ионного обмена. Таким образом, создана теоретическая и практическая основа для получения банка экспериментальных данных, слук&до фундаментом для построения моделей фазы ионита.
На заздггу вшооятся слэдушие» положения:
-
Экспериментальное намерение изотермы ионного обмена для сиотемы ta-tti-Nbil - Н20 при t = 25С для смол Дауэкс 50x2, Дауэко 50x8 и КУ-2х8 в широком диапазоне составов и ее представление в разных формах через абсолютные сорбции, избытки Гиббса "по воде" и "по хлору", :
-
Обработка данного экспериментального материала по строгой термодинамичеокоіі теории - возмокнооть адекватного расчета активностей резинатов и константы обмена двумя методами (неполное и полное термодинамическое описание),
-
Проверка термодинамической совместимости полученных результатов, подтверздащая удовлетворительное качество эксперимента.
Апробашш работы.. Результаты работы докладывались на Нек-дународной конференции молодых ученых в Болгарии (г.София l9S9r), на П Всесоюзной конференцій» по термодинамике.почв (г.Бустан,
1990 г.), на заседании Ученого совета ЛДІ (1090 г.), на заседании химического общества им.д.И.Менделеэва (1992 г.), на І.'.езду-народной конференции "'йізическая хішия и процессы массообмена в почвах" (г.Пущлно, 1992 г.).
Публикации. По темэ диссертации-опубликовано 3 работы и 3 статье находятся в печати в эдрнале "Физическая химия".
Объем и структура диссертации. Работа состопт из введения, четырех глав, выводов, списка цитируемой литературы (135 наименований) и приложения. Диссертация изложена на 203 страницах, содеркнт У таблиц и 65 рисунков.