离子交换的基本理论.ppt
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1、离子交换的基本理论,郑好转 化学5班 03081167,唐南理论,唐南理论把离子交换树脂看作是一种具有弹性的凝胶,它能吸收水分而溶胀.溶胀后的离子交换树脂的颗粒内部可以看作是一滴浓的电解质溶液.树脂颗粒和外部溶液之间的界面可以看作是一种半透膜,膜的一边是树脂相,另一边为外部溶液.树脂内的活泼基团上电离出来的离子和外部溶液中的离子一样,可以通过半透膜往来扩散;树脂网状结构骨架上的固定离子,以 表示之,当然是不能扩散的.,唐南理论认为质量作用定律也适用与离子交换过程,如果将 型的阳离子交换树脂浸入于溶液中,于是可得 式中: , 为树脂相中 和 的浓度; , 为外部溶液中 和 的浓度,由于膜的两边电
2、荷必须呈中性,即: H+外=Cl-外 H+内=Cl-内+R- 因此: Cl-外2 =Cl-内( Cl-内+R- ) 由于膜内有较多的固定离子存在,因此: Cl-外 Cl-内 , H+内 H+外 即阳离子可以进入阳离子交换树脂中进行交换,阴离子则不能,这就是唐南原则. 根据唐南原则阴离子交换树脂也只能交换阴离子,而不能交换阳离子,离子交换平衡,如果把树脂浸入含有不同离子的溶液中,例如将树脂R-A浸入含 有B+的溶液中,则B+将透过半透膜进入树脂相,与树脂上的A+发 生交换,树脂相中的A+则透过半透膜进入外部溶液,即: A+内+B+外 A+外+B+内 得平衡常数: 如果 1,表示B+比较固定地结合
3、在树脂上;如果 1,则表示 A+比较牢固的结合在树脂上. 的数值说明了离子交换树脂对 于A+ 、 B+ 两种不同离子的选择性,因此称为选择系数,若推广到一般情况,以p,q分别代表离子的价数,则得: 可见各种不同的离子对同一种离子交换树脂的选择系数是 不同的,也就是说不同离子交换亲和力不同,或者说,离子 交换具有一定的选择性 (注:以上各式严格来讲应用活度代替浓度),离子交换选择性问题,影响离子交换选择性的因素很多,目前最令人满意 的是Eisenman理论,现在从最简单的碱金属的交换选 择性入手来进行讨论。 由实验可知,对同一种阳离子交换树脂各种阳离子 的平衡系数按下列顺序增加: Li+Na+K
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