Книга предназначена для широкого круга химиков — работников научно-исследовательских институтов, заводских лабораторий и промышленных предприятий. Благодаря широкому применению ионитов в практике книга представляет также интерес для работников многих смежных областей науки и техники.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Книга «Ионный обмен», первая из серии «Успехи в области ионного обмена», вышла в США в конце 1966 г. Она написана группой авторов и посвящена актуальным вопросам ионного обмена и экстракции.
В первой главе дана интерпретация ионообменных явлений на основе современной теории полиэлектролитов. В ней автор, Я. Марийский, проводит широкую аналогию между ионитами и линейными полиэлектролитами. При этом для количественной оценки процессов ионного обмена принимается современная модель Качальского. Большой интерес представляет применение правила аддитивности для анализа коллигативных свойств ионитов.
В главе, написанной Л. Голдрингом, рассматривается проблема неоднородности ионитов и на большом числе фактов показано влияние неоднородности ионитов на их физико-химические свойства.
Вопросу селективности ионного обмена посвящены две специальные главы. В одной из них Д. Райхенберг критически разбирает обширный и нередко противоречивый экспериментальный материал по ионообменному равновесию. Автор показывает, что теории Грегора, а также Гарриса и Раиса, сыгравшие в свое время положительную роль, не могут в настоящее время достаточно удовлетворительно объяснить явления селективности. Вслед за Рай-хенбергом следует признать прогрессивность теорий Эйзен-мана и Линга, в которых для оценки ионообменной селективности используются вполне определенные энергетические величины. В другой главе (авторы Р. Даймонд и Д. Уитней) обсуждается вопрос об изменении селективности ионного обмена при переходе от разбавленных водных растворов к концентрированным применительно
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие........................
Из предисловия к американскому изданию.........
Глава 1. Интерпретация ионообменных явлений.
Я. А. Марийский .............
I. Введение..................
II. Коллигативные свойства растворов полиэлек-
-тролитов, не содержащих солей....... 1
III. Теоретическое обсуждение равновесия в растворах полиэлектролитов, не содержащих солей 1
IV. Уравнение Пуассона — Больцмана и его решение для стержнеобразных полиионов .... 2
V. Коллигативные свойства растворов полиэлектролитов, содержащих соли......... 2
VI. Теоретическое обсуждение равновесия в растворах смесей полиэлектролит — соль .... 31 VII. Потенциометрическое титрование полиэлектролитов ................... 3'
VIII. Применение правила аддитивности для анализа коллигативных свойств гелей полиэлектролитов с поперечными связями...... 3(
IX. Потенциометрическое титрование ионитов ... 6J
X. Селективность ионного обмена....... 6J
XI. Заключение................ 72
Литература.................... 73
Глава 2. Неоднородность и физико-химические свойства ионитов. Л. С. Голдринг........ 76
I. Введение.....'............. 76
II. Коэффициенты активности по теории Доннана 8t
III. Эффект переплетения цепей......... 83
IV. Теоретическое обсуждение свойств ионитов 87
V. Поры в ионитах.............. 92
VI. Селективность и структура ионитов..... 98
VII. Заключение ................. 99
Литература.................... 101
Глава 3. Селективность ионного обмена. Д. Райхенберг 104
I. Введение.................. 104
1. Качественное описание явлений селективности 104
2. Количественное определение селективности. Обмен однозарядных ионов......... 105
3. Обмен многозарядных ионов........ 116
4. Экспериментальные данные по селективности
при обмене однозарядных ионов...... 119
II. Теоретическая интерпретация явлений селективности .................. 131
III. Факторы, определяющие селективность ионного обмена................. 146
1. Неоднородность отдельных ионообменных участков ионита.............. 146
2. Взаимодействие ионов с водой. Гидратация ионов................... 151
3. Взаимодействие между ионами....... 154
а. Кулоновские силы .......... 154
б. Взаимодействие между ионом и индуцированным диполем .......... 155
в. Взаимодействие между ионом и мульти-полем................. 156
г. Наложение полей фиксированных групп 158
4. Набухание ионитов............ 159
IV. Приложение. Селективность анионного обмена 161 Литература.................... 169
Глава 4. Селективность ионитов в разбавленных и концентрированных водных растворах. Р. М. Дай-
монд, Д. К. Уитней............. 174
I. Введение.................. 174
1. Общие соображения............ 174
2. Взаимодействия в фазе ионита и в растворе 178
а. Взаимодействие между молекулами воды 178
б. Взаимодействие между ионом и водой 180
в. Взаимодействие между ионами..... 181
г. Взаимодействие между ионами и матрицей ионита................
3. Набухание. Потенциал Доннана и исключе-ние ионов................ .
4. Селективность как конкурентная сольватация ионов...................
II. Явления селективности в разбавленных растворах ...................
1. Общие соображения............
2. Анионный обмен..............
3. Катионный обмен.............
III. Явления селективности в концентрированных растворах .................
1. Общие соображения............
2. Анионный обмен..............
3. Катионный обмен.............
IV. Заключение.................
Литература ....................
Глава 5. Кинетика ионного обмена. Ф. Гельферих . . .
I. Введение . .................
II. Механизм ионного обмена. Стадия, определяющая скорость обмена ............
1. Механизм ионного обмена.........
2. Стадия, определяющая скорость обмена . . .
III. Диффузия в ионитах............
IV. Скорость ионного обмена ..........
1. Гелевая диффузия.............
а. Уравнения потока ..........
б. Скорости обмена и концентрационные профили .................
в. Экспериментальные результаты.....
2. Пленочная диффузия............
а. Теоретические соображения......
б. Экспериментальные результаты.....
3. Смешанная диффузия...........
4. Ионный обмен, осложненный нейтрализацией, образованием комплексов и другими реакциями
а. Связывание противоионов, находящихся первоначально в ионите ........
б. Связывание противоионов, находящихся первоначально В растворе.......
в. Реакции слабо диссоциирующих ионоген-
ных групп.........,..... 318
5. Многокомпонентные системы........ 320
6. Упрощенные уравнения скорости ионного обмена ................... 322
Обозначения................... 325
Литература.................... 327
Глава 6. Изучение ионообменных систем с помощью
микроскопии. Д. X. Фриман....... . 332
I. Введение.................. 332
II. Калибровка микроскопа.......... 333
1. Аппаратура для микроскопических измерений 333
2. Ошибки микроскопических измерений . . . 334
3. Условия проведения измерений...... 338
4. Уравнение для обработки измерений и калибровки микроскопа............ 342
5. Вспомогательная калибровка линейной шкалы ..................... 343
6. Определение увеличения.......... 344
7. Определение ошибки критерия....... 346
III. Применение микроскопии для исследования процессов ионного обмена............ 348
1. Закрепление зерен ионита ......... 348
2. Набухание и однородность сополимера стирола и дивинилбензола........... 349
3. Набухание ионитов............ 353
4. Измерение ионообменной емкости отдельных зерен ионита............... 357
5. Измерение относительного объема набухания 360
6. Общий объем системы, состоящей из большого числа зерен................ 361
7. Установление ионообменного равновесия . . . 363 IV. Заключение _................ 366
Литература.................... 367
Глава 7. Методы ионного обмена в исследованиях ком-
плексообразования. И. Маркус....... 368
I. Введение.................. 368
II. Стехиометрические методы ......... 369
1. Метод эквивалентов............ 369
2. Метод насыщения ионита......... 372
III. Метод кривых относительного поглощения . 374
IV. Методы, основанные на законе действия масс (методы распределения)........... 377
1. Катионный обмен............. 377
2. Анионный обмен .............. 384
а. Метод Маркуса — Кориелла...... 388
б. Комплексы в фазе анионита...... 394
в. Влияние числа поперечных связей . . . 396
г. Влияние ионов водорода........ 399
д. Влияние других факторов на анионообмен-
ное распределение........... 403
V. Комплексообразование в неводных растворителях и анионный обмен........... 406
VI. Комплексообразование с нейтральными лиган-
дами.................... 410
VII. Комплексообразование с функциональными
группами ионита.............. 412
VIII. Заключение................. 414
Литература.................... 415
Глава 8. Процессы переноса в мембранах. С. Р. Каплан,
Д. С. Микулески.............. 420
I. Введение.................. 420
II. Приложение термодинамики необратимых процессов к процессам переноса в заряженных мембранах................. 421
1. Функция рассеяния............ 423
2. Практические феноменологические уравнения 431
3. Коэффициенты переноса для гомогенной модельной системы.............. 437»
4. Комбинированные мембраны........ 456
а. Параллельное соединение элементов в мембране ................. 456
б. Последовательное соединение элементов
в мембране.............. 460
в. Взаимодействие векторов в стационарном состоянии............... 468
5. Коэффициент полезного действия энергетических превращений............. 477
III. Мембранный осциллятор и некоторые смежные ;
проблемы ................. 483'
1. Происхождение колебаний . ........ 487
2. Теоретический метод Теорелла....... 490
3. Другие методы теоретического исследования мембранного осциллятора......... 493
4. Сравнение различных теоретических методов 501
5. Колебания в ионообменных мембранах . . . 503 Обозначения................... 504
Литература.................... 508
Глава 9. Ионообменная экстракция. Э. Хёгфельдт . . . 512
I. Введение ................. 512
П. Анионообменная экстракция........ 513
1. Диапазоны кислотности.......... 513
2. Смеси солей с основаниями (ZHA ^1) • • • • 514
а. Реакции аминов с кислотами...... 514
б. Метод двухфазного потенциометрического титрования.............. 515
в. Соэкстракция воды.......... 526
3. Смеси солей с кислотами (ZHA >!)..-• 527
а. Комплексообразование ........ 527
б. Экстракция избыточной кислоты и воды 530
в. Экстракция металлов......... 532
III. Катионообменная экстракция........ 537
1. Экстракция кислот............. 538
2. Экстракция воды............. 543
3. Расчет гидратационных равновесий..... 545
4. Равновесие ионного обмена........ 550
5. Заключительные замечания......... 551
Литература................... 551
Цена: 150руб.
