Жаратылыстану және география институты
Тәжірибелік қондырғының сүлбесі
жүктеу/скачать 0,82 Mb. Pdf көрінісі
|
Зертханалық жұмыстар әдістемесі 2023 2
- Бұл бет үшін навигация:
- № 13 зертханалық жұмыс. Суды ион алмасу әдісімен өңдеу
- 13.1 Теориялық кіріспе
| 12.2 Тәжірибелік қондырғының сүлбесі
Тәжірибелік қондырғының сүлбесі 12.1 суретте келтірілген. Бастапқы ерітіндінің күбісінде (1) оқытушының тапсырмасы бойынша зерттелетін су ерітіндісін дайындайды. Тапсырмаға байланысты 1, 2, 3 сатылардағы сүзгілерге зерттелетін сүзгі материалдары бар картридждер орнатылады. Сүзу материалы жұмысының параметрлерін анықтау үшін әрбір сатыдан кейін сынама алатын нүктелер орнатылған. Жұмыс екі этапта орындалады. 1-ші этапта: а) Оқытушыдан тапсырма алу: бастапқы ерітіндіні дайындаудың параметрлерін. б) Картридждерді зерттелетін сүзу материалымен толтырып, сүзу қондырғысының сәйкес сатыларының корпустарына орнату. в) Зерттелетін сүзу материалына сәйкес берілген лайлылықтағы, кермектіліктегі және сілтіліктегі ерітіндіні дайындау. 2 этапта жұмысты қондырғыда орындап, көрсеткіштерді алады. Ол үшін: а) Сорғыны қосып, сүзгілерді сумен толтырады да, сонымен қатар әрбір сатыдағы ауаны ауа шығарғыштар арқылы шығарады. б) Уақыттың белгілі кезеңдерінде немесе судың белгілі көлемдері өткеннен кейін талдауға сынама алынады. в) Сүзу материалы ретінде кварц құмы, гидроантрацит, полипропилен жібі қолданылса, судың бастапқы және тәжірибелік мөлдірлігі мен лайлылығын анықтайды (шрифт немесе крест бойынша). г) Иониттерді зерттегенде талданатын сынамада жалпы кермектілік пен жалпы сілтілікті анықтайды. 12.3 Орындалған жұмыс бойынша есеп беру келесі бөлімдерден тұрады: 12.3.1 Жұмыстың қысқаша сипаттамасынан; 12.3.2 Алынған нәтижелердің кестесінен; 12.3.3 Алынған нәтижелер бойынша қорытындылардан. № 13 зертханалық жұмыс. Суды ион алмасу әдісімен өңдеу Жұмыстың мақсаты: суды катиондау процесін зерттеп, катиониттің алмасу сиымдылығын анықтауды үйрену 13.1 Теориялық кіріспе Ион алмасу деп ерітінді мен ионит арасында зарядтарының таңбалары бірдей болатын иондармен эквиваленттік алмасу процесін айтады. Иониттер ретінде ион алмасу процестерінде жоғары сорбциялық қасиеттері бар заттар кеңінен қолданылады. Иониттер - құрамындағы оң және теріс зарядталған иондарын ерітіндідегі иондарға эквиваленттік мөлшерлерде алмасуға қабілетті заттар. Алмасатын иондар зарядының таңбасына қарай иониттер катиониттер мен аниониттерге бөлінеді. Жалпы түрінде ион алмасу процесін келесі теңдеулер түрінде өрнектеуге болады: RM 1 + M 2 + ↔ RM 2 + M 1 + немесе RA 1 + A 2 - ↔ RA 2 + A 1, мұнда RM 1, RA 1 – сәйкесінше катионит пен анионит, M 2 + мен A 2 - - зерттелетін ерітіндінің катионы мен анионы. Иониттердің қасиеттеріне көптеген табиғи және жасанды заттар ие, олардың ішінде кеңінен ион алмасу шайырлары қолданылады. Ион алмасу шайырлары – ион алмасу реакцияларына қабілетті арнайы функционалды топтары бар ерімейтін жоғары молекулалық қосылыстар. Иониттердің ерітіндідегі иондармен алмасуға қабілеттілігі олардың құрылымына байланысты. Иониттер бастапқы заттар ретінде сополимерлену реакциясы бойынша стиролдан және тізбекті полистиролды көлденең тігу үшін оған қосылған 8 % дивинилбензолдан алынатын ерімейтін қатты матрицадан тұрады. Дәндер түрінде алынған көміртектік тізбектерінің кеңістіктік торы – матрица суға салынған кезде оның полярлы молекулаларымен әрекеттесіп, өзінің көлемін 1,1-2,0 есе ұлғайтады. Осылайша алынған матрицаны химиялық реагенттермен өңдеп, оған ерітінділерде диссоциациялануға қабілеттілігі бар арнайы функционалды топтарды енгізеді. Ионитті валенттік күштермен немесе тор күштерімен байланған каркас түрінде елестетуге болады. Ионит бейтарап болады, өйткені каркас оң немесе теріс зарядталып, қарама-қарсы зарядталған иондарының зарядымен орнын толтырады. Каркастың зарядын қалпына келтіретін иондар қарсы иондар деп аталады. Бұл қарсы иондардың каркас аралығында белгілі қозғалмалылығы болады. Қарсы иондардың тек бір ғана (А) түрі бар ионитті иондардың басқа (В) түрі бар ерітіндіге салса, А иондары иониттен ерітіндіге ауысады да, В иондары эквиваленттік мөлшерде ерітіндіден ионитке ауысады. Тепе-теңдік жағдайында ионит пен ерітіндіде ион алмасу тепе-теңдігінің тұрақтысымен анықталатын белгілі мөлшерлік қатынаста А және В иондары болады. Матрицада бекітілген ион (функционалды топтың бөлігі) зарядтың түзілуін анықтап, потенциалтүзуші ион деп аталады. Каркастың заряды қарсы иондар деп аталатын қарама-қарсы таңбалы иондар зарядымен орнын толтырады. Қарама қарсы иондар диффузиялық қабатты құрап, матрицаның айналасында қозғалады да осындай таңбасы бар басқа иондарға аустырылуы мүмкін. Ион алмасуға қабілеттілік иониттердің құрамындағы функционалды топтарына байланысты болады. Катиониттерде бұл топтар қышқылдықтарға жатады: -SO 3 H (сульфотобы), -СООН (карбоксил тобы), аниониттерде – негіздіктерге. Сульфотоптары бар монофункционалды катиониттер күшті қышқылды болады (күшті диссоциацияланатын), ал карбоксил топтары бар – әлсіз қышқылды болады (әлсіз диссоциацияланатын). Күшті қышқылды катиониттер (мысалы, КУ-2-8) иондарымен ортаның рН-ның кез келген мәндерінде алмасады, өйткені олардың функционалды топтары күшті қышқылдардай рН-тың кез келген мәндерінде диссоциацияланады. Әлсіз қышқылды функционалды топтар қышқылдық ортада диссоциацияланбаған түрінде қалатындықтан бұл жағдайда карбоксил катиондарының ион алмасуға қабілеттілігі төмендейді. Сондықтан оларды рН 7 ерітінділерді өңдеуде қолданады. Сульфокөмір катионитінде функционалды топтарының екеуі де бар болатындықтан, оны орташа қышқылдыларға жатқызады. Ион алмасу технологиясында селективтілік (талғамдылық) деп аталатын бір иондардың басқаларға қарағанда көбірек адсорбциялануға қабілеттілігі мен ион алмасу тепе-теңдігі орнауының жылдамдығы үлкен рөл атқарады. Иондардың алмасу процесінің қайтымдылығы қымбат тұратын иониттерді технологиялық процесте бірнеше рет пайдалануға мүмкіндік береді. Иониттердің сапасы ион алмасу технологиялардың тиімділігі мен нәтижелілігін анықтайтын физикалық және химиялық қасиеттерімен сипатталады. жүктеу/скачать 0,82 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|