Применения ионного обмена

Объемный анализ (волюметрия). Ионный обмен может использоваться для волю-метрического определения концентраций ионов, которые трудно поддаются определению другими методами. В качестве примера приведем сульфат-ион SO4-. Если, например, пропускать раствор сульфата натрия через катионообменную колонку, ионы натрия будут, как это было показано выше, обмениваться с ионами водорода (или ионами гидроксония). В результате произойдет превращение сульфата натрия в серную кислоту, которую можно затем титровать, скажем, гидроксидом натрия, чтобы определить концентрацию сульфат-ионов.

Разделение ионов. В процессе ионного обмена происходит распределение ионного растворенного вещества между жидкой фазой (раствором) и твердой фазой. Каждый ион характеризуется определенным коэффициентом распределения. Отсюда следует, что для разделения ионов может использоваться ионообменная хроматография. Ионы каждого типа перемещаются вдоль колонки с разной скоростью. Например, раствор, содержащий ионы со сходными свойствами, как, скажем, ионы натрия и калия, можно промывать в катионообменной колонке с помощью разбавленной кислоты. Таким способом удается разделять ионы натрия и калия.

Умягчение воды. Умягчители воды используются для удаления из нее ионов кальция, магния и других ионов. Вода, содержащая более 1,20-10-3 г/дм3 растворенных солей кальция, магния и других солей, называется жесткой. Жесткая вода образует отложения карбонатных солей, так называемую накипь, на внутренних поверхностях паровых котлов, кухонной утвари и труб, по которым проходит горячая вода или пар. Эти соли осаждаются под действием жирных кислот, содержащихся в мылах, в виде пленки, препятствуя ценообразованию и моющему действию мыла в жесткой воде.

В тех местностях, где приходится пользоваться жесткой водой, в каждом домашнем хозяйстве за год накапливается в среднем столько накипи, что ею можно было бы наполнить два мусорных ведра. Разумеется, эта накипь отнюдь не попадает в мусорные ведра или в канализацию, а накапливается в чайниках, котлах, в трубах горячей воды и в других местах, если не принять меры к умягчению воды.

Умягчение воды в домашних условиях осуществляется пропусканием ее через слой ионообменной смолы. Смолу периодически восстанавливают (регенерируют) раствором соли (хлорида натрия). После регенерации смолу промывают пресной водой, чтобы в ней не осталось следов соли.

Для умягчения жесткой воды в промышленных масштабах разработаны различные виды умягчителей воды. Ионы натрия, переходящие в воду в результате обмена, не приводят к осаждению мыла. Ионообменную смолу можно регенерировать, промывая фильтр раствором хлорида натрия.

цеолит

Деионизация воды. Чтобы удалить из воды различные содержащиеся в ней ионы, т.е. деионизовать воду, ее пропускают сначала через катионообменную колонку, в которой происходит обмен катионов на ионы водорода. Затем эту воду пропускают через анионообменную смолу, в результате чего происходит обмен анионов на гидроксидные ионы. Ионы водорода и гидроксидные ионы соединяются друг с другом, образуя воду

НэО+(водн.) + ОН_(водн.)=2Н20(ж.)

Таким способом можно получать очень чистую воду, необходимую, например, для проведения экспериментов по определению электропроводности.

 

Оглавление: