Ion almasınıw procesi hám apparatların esaplaw hám proyetlestiriw Kirisiw

Ionlardıń almasınıw ózgeshelikine tásir etiwshi faktorlar
Ionlardıń tańlap yutilishi ionlar hám ionitlarning ózgesheligine baylanıslı. Bul baylanıslılıq tómendegilerden ibarat :
1) gidratlangan ionlar menen ionitdagi ionogen gruppalar arasındaǵı elektrostatik tásir;
2) eritpede hám ionit fazasında ionlardıń gidratlanish (solvatlanish) energiyası ;
3) gidratlangan ionlami eritpe degi hám ionit fazasındaǵı strukturası ;
4) almasingan ionlar menen ionitdagi ionogen gruppalar arasında koordinatsion bog'ning payda bolıwı ;
5) ionitlarning jibiwi hám ólshemi.
Ionittin ion almasiniw sıyımlılıg’ı
Ionitlardin ximiyalıq ózgeshelikleri tómendegi shamalar menen xarakterlenedi:
— ion almasınıw sıyımlılıgı ;
— salıstırmalı ion almasınıw tezligi;
— ximiyalıq reagentlarga salıstırǵanda turaqlılıǵın.
Ionittin ion almasınıw sıyımlılıgı dep, bir gramm ionit almastıra alatuǵın iondıń milligramm-ekvivalent muǵdarına aytıladı. Ionitlarning tómendegi ion almasınıw sıyımlılıqların esaplaw múmkin:
— tolıq ion almasınıw sıyımlılıqı ;
— statikalıq teń salmaqlılıqta ion almasınıw sigimi.
3. Ion almastırıw xromatografiyasi ajratilayotgan qospa eritpesi quramındaǵı ionlardıń ionitlardagi ionlar menen qaytar almasinuviga tiykarlanǵan. Ionitlar ionlanıw hám ion almastırıw ózgeshelikine iye bolǵan quramında funksional gruppalar bar, erimeytuǵın joqarı malekular birikpeler bolıp tabıladı. Olar kationitlar hám ionitlarga bólinedi.
Kationit kislotalı qasiyetke iye bolib, quramındaǵı korbaksil hám sulfo gruppalardıń protonlarini kationlarga almastıradı. Anionitlar quramında tiykar qasiyetli gruppalar boladı. Ion almastırıw xromatografiyasi ionitlardagi aktiv gruppalardıń ajratilayotgan elementlar ionları menen tasirlashuviga tiykarlanǵan. Olar belok hám aminokislatalar qospaların ajıratıwda isletiledi.
Xromatografiya metodikalıq qásiyetleri hám atqarılıw texnikasına kora Kolonkalı, juqa qabatlı hám qaǵazda bólistiriliw xromatografiyasiga bólinedi.
4. Ion almasinuvi usılı járdeminde suwni dushshılahtirishda paydalanıw. Ion almasinuvi usılı suwda erimeytuǵın elementlardıń suwda eruvchi materiallar kationlari menen almasınıw reaksiyasına kirisiw qábiletine tiykarlanǵan. Usı usılda kebirsuv daslep vodorod kationit filtrlerinde ótkeriledi. Almasınıw reaksiyası nátiyjesinde suwda eruvchi duzlar kationlari vodorodqa almasınıp kislota payda boladı. Mısalı :
2H(kat) +CaC (kat) =Ca(kat)+2HCl(kat)
Ion almasinuv usılında ishlivchi úskene basımı kationit hám anionit filtrlerden hám de regeneratsiya úskenesinen ibarat boladı. Suw vodorod kationit filtrinen ótkerilgende keyin onı anionit filtrinen ótkeriledi. Bunda suwda payda bolǵan kislota anionlar ( Cl+, SO4+ hám basqalar ) anionit anionlari (OH hám HCO3) ga almasinadi.
HCl+OH=Cl+H2 O
Bul usıl járdeminde suwdan barlıq suwda eriwsheń duzlar shıǵarıp jiberiledi.
Vodorod kationit filtrin qayta quwatqa keltiriw kislora járdeminde ámelge asıriladı. Anionit filtri bolsa tiykar járdeminde qayta regeneratsiyalanadi.
Bir basqıshlı suwdı dushshılestiriw sxeması suwda ámeldegi bolǵan barlıq duzlardıń ulıwma muǵdarın 2-10 mg/l ge shekem kemeytiw imkaniyatın beredi.
Eki basqıshlı suwdı dushshılestiriw sxeması suwdaǵı duz muǵdarın 1-3 mg/l ge shekem, kremniy kislorasi muǵdarın bolsa 0, 15 mg/l ge shekem kemeytiw imkaniyatın beredi.
Úsh bisqischli suwdı dushshılestiriw sxeması járdeminde suwdaǵı duz muǵdarın 0, 15-0, 1 mg/lgacha, hám kremniy kislotası muǵdarın 0, 02-0, 05 facha kemeytiw múmkin. Ion alamashinuvi usılı duz muǵdarı 2-3 g/lgacha, júzip juretuǵın elementlar muǵdarı 8 mg/lgacha hám reńligi 8 gradusgacha bolǵan suwni dushshılestiriw ushın qollanıladı. Ion almasınıw usılınıń kemshiligi reagentlarning kóp sarplaniwi bolıp tabıladı.
Elektrolit eritpeleri menen óz-ara tásiri waqtinda ion almasiniw qábiletine iye adsorbentlar (ionitlar) quramindaǵi aktiv ionlardiń eritpe degi ionlar menen almaslawi ion almasiniw procesi dep ataladi.
Ion almasiniw procesiniń qollaniw tarawi júdá keń, sebebi ol suwli eritpelerden biygana ionlardi joytiw hám mineralsiz (jumsaq, duzsiz ) suw aliwda isletiledi. Bul usilda tazalanǵan suw ishiw ushin, hám de oǵada taza element islep shiǵariw sanaatinda ko'llaniladi. Odan tisqari, issikdik elektr stanciyalari ushin suwdi tayarlawda, atom elekgr stanciyalariniń oqava suwini tazalawda da, ion almasiniw processinden paydalaniladi.aziq-túlik sanaatiniń túrli tarawlarinda, ayirim ónimlerdi tayarlawda, bul process júdá kóp isletiledi. Misali, qant islep shiǵariw sanaatinda ionlar sherbet hám tús waqitlarinda biygana elementlardan tazalaw imkaniyatin beredi. Vinoshiliqda vino quraminan kal'tsiy hám temirdi ajiratip aliw ­de, sutti kal'tsiy hám basqa metal ionlarinan tazalawda, may-may sanaatinda ósimlik maylarin tazalawda, qimbat bahali metallarni ajiratip aliwda, meditsina, metallurgiyada ionitlar j>da katga nátiyje beredi. Texnikaliq-iqgisodiy kórsetkishleri buyicha ion almasiniw procesi ekstraktsiya, rektifikatsiya hám basqa processler menen báseki ete aladi.sh oni aloxdda atap ótiw kerek, bul processda ionit na eritpe arasinda ion almasiniw júz beredi. Bunda, eritpe degi ionlar ionit maydanina, ionit maydanindaǵi onlar bolsa, eritpege ótedi. ionitlar retinde qatgiq, suwda hám organikaliq erituvchilarda erimeytuǵin tábiy hám jasalma materiallar isletiledi.
Ionitlar shar siyaqli formada, mayda donador granula jaǵdayinda boladi. Olardiń ion almasiniw ózgeshelikleri almasiniw kólemi menen xarakterlenedi, yaǵniy 1 g ionit menen almasip atirǵan milligramm-ekvivalent ion sani menen ańlatpalanadi. ionitlar ximiyaliq qurami hám dúzilisi menen parqlanadi. Almasatuǵin ion zaryadlar belgisine qaray, ionitlar kationit hám anionitlarga bulinadi. eritpede ionizatsiya dárejesine qaray kationitlar tómendegi gruppalarǵa bulinadi: kúshli hám kúshsiz kislotali. Anionitlar bolsa, joqari hám tómen tiyanaqli gruppalarǵa bulinadi. geweklilik dárejesine qaray sintetik ionitlar gelli hám makrokovakli boladi. Makrokovakli ionitlar rawajlanǵan gewek dúziliwli bolip, saliw ­ tirma maydani katga boladi. Nátiyjede, tranula ishinde elementlar kóshiwi joqari bolip tabiladi. úlken almasiniw kólemli, mexanik bekkem, suwda hám organikaliq suyiqliqlarda erimeytuǵin, qayta tiklenetuǵin jasalma ionitlar jaratiliwi Menen ion almasiniw texnologiyasi júdá keń tarqala basladi.kationitlar kislota xarakterli hám oń zaryadli ionlarin almastiriw qábiletine iye.
Kationitlar quraminda kuyidagi: s o₃² - sul'fo, NCOO- karboksil, PO₃ Nh₂' - fosfon guru\lari bolip, keri zaryad alip keledi. Anionitlar quraminda tomendegi:
NH₃⁺+ - amido, N H ₂⁺+ amino gruppalari bolip, oń zaryad alip keledi. Ionitlar mexanik bekkemligi joqari, tásir jetip atirǵan suyukdikda erimasligi jáne oni pataslantirmasligi kerek. f izik - ximiyaliq tárepten ionitlar quramali sistema bolip, ol jaǵdayda bir vaqgning ózinde kóplegen óz-ara tásirinler boladi. Sh oniń ushin, ion almas inish teoriyasinda, ionitlarning tábiyaati hám ol jaǵdayda bolatuǵin óz-ara tásirinlerdi esapqa almaǵan teń salmaqliliq jaǵdayi daǵi ózgeshelikleri kórip shiǵiladi.
Ion almasiniw procesin xarakterleytuǵin ionitlarning teń salmaqliliq ózgesheliklerin ańlatiw ushin termodinamik usillardan paydalaniladi. Bunda, hámme ionitlar ushin uliwma belgiler ajratiladi :
a) ionit - eritpe sistemasi eki fazali, geterogen sistema bolip tabiladi;
b) ionit fazasinda bir yamasa bir neshe muayan jaǵdayda bekkemlengen ion bolip, keri yamasa oń zaryadlar alip keledi;
v) ionlar ionit - eritpe fazalar shegarasin kesip o'tolmaydi;
g) ionit fazasi quraminda antiionlar boladi hám olar ionit eritpe fazalardi ajiratiwshi shegarani kesip oǵada aladi ;
d) teń salmaqliliq jaǵdayvdagi eritpe ionit fazasinda basqa bóleksheler de boliwi múmkin, misali, erituvchi molekulalari.
Ion almasiniw procesi baslaniwi ushin teń salmaqliliq ońǵa jiljitiliwi kerek, yaǵniy ion almasiniw reakciyalariniń ximiyaliq teń salmaqliliq konstantasi birdan talay katga boliwi kerek. Ion almasiniw procesin geterogen ximiyaliq reakciya dep qaraw hám misal jol menende tómendegi teńlemelerdi keltiriw múmkin:
A) kationli almasınıw :
(1)
B) anionli almasiniw :
(2)
Kationit hám anionitlar arasindaǵi araliq jaǵdaydi amfolitlar iyeleydi. Oniń quraminda kislotali hám tiykarǵi ionogen gruppalar bolip, kationit hám anionit waziypalarin atqaradi. Ionit eritpe sistemaniń teń salmaqliliqi teń salmaqliliq koefficiyenti menen xarakterlenedi. Koefficiyenttiń katgaligi sirtqi faktorlarǵa baylanisli. yaǵniy teń salmaqliliqtaǵi eritpe kontsentratsiyasi, temperaturasi hám basimǵa.