Книга представляет собой руководство по физической химии ионообменных процессов.
Большая часть книги отведена систематическому изложению современного состояния теории гетерогенных процессов ионного обмена. Рассматривается термодинамическая теория ионообменного сродства в двух аспектах: как осмотическая теория, связывающая избирательность сорбции ионов с максимальной работой набухания ионитов, и как новый раздел теории электролитов. Обсуждается действие ионитов как «молекулярных сит», используемых при разделении смесей крупных органических молекул, и применение ионитов в качестве катализаторов и носителей для катализаторов. Изложены принципы подбора условий и адсорбентов для осуществления различных практических задач. Рассматриваются методы практических испытаний ионообменных материалов.
Книга является ценным пособием для широкого крута химиков различных специальностей, занимающихся вопросами ионообменной хроматографии, применением ионного обмена для разделения. Книга может быть использована как учебное руко- .; водство преподавателями, аспирантами и студентами химических вузов.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Несмотря на то что с момента открытия ионообменных процессов прошло более 100 лет, лишь за последние десятилетия значительно расширились области и масштабы применения процессов ионного обмена. Это во многом обусловлено высокими требованиями к степени чистоты материалов, предъявляемыми современными отраслями техники, поскольку именно ионообменные процессы нередко обеспечивают простую по осуществлению очистку веществ (обессоливание воды, получение металлов гидрометаллургическими методами и др.). Наряду с повышением требований непрерывно совершенствовались и совершенствуются методы получения сорбентов. От природных неорганических алюмосиликатных ионообменников к синтетическим алюмосиликатам—пермутитам, затем от простейших органических синтетических ионообменников типа сульфированного угля к разнообразным синтетическим высокомолекулярным универсальным и селективным катионитам, анионитам и ионитовым мембранам и, наконец, к термостойким и селективным синтетическим неорганическим ионообменникам типа цирконилфосфата — таков далеко не полный перечень основных этапов усовершенствования основного элемента ионообменного процесса — ионообменных сорбентов.
В предлагаемой вниманию читателя книге Гриссбаха, высокоэрудированного специалиста, в течение многих лет занимающегося разработкой методов получения различных ионообменных сорбентов, делается попытка обстоятельно и с возможно большей полнотой описать наиболее важные методы получения ионообменных сорбентов и физико-химических исследований их свойств. Такой всесторонний охват материала — основное достоинство книги, выгодно отличающее ее от многих других книг по ионообменным сорбентам, в которых дается обычно только описание ионообменных смол. Наряду с этим в книге Гриссбаха (>ольшое внимание уделяется теории ионообменных процессов — ( га гике, кинетике, динамике и хроматографии. Стремясь
СОД ЕРЖА Н И Е
Предисловие Предисловие автора
Глава 1. Обзор . . .................. 13
Исторический обзор ................ . . 13
Первые наблюдения и их объяснение ............ 13
Техническая эволюция ионообменников ..... ...... 16
Общая характеристика адсорбентов .... .... ... 23
Структура ............. . . ........ 27
Химическим характер .................... 34
Обменные реакции ограниченной обратимости . . •• ...... 35
Литература ............................ 36
Глава 2. Получение синтетических обменных адсорбентов . . . . --. . 40
Неорганические ионообменники ................ . 40
Литература ............................ 51
Ионообменные угли ............ , .......... 53
Активирование кислотами .................. 54
Щелочное активирование .............. .59
Аниониты на основе угля .................. 59
Литература ............................ 60
Искусственные обменники . . ...... .... .61
Общая часть ....... . . . .. .61
Синтез катионитов • . . ........ 66
Синтез анионитов .................... • . • 76
Синтез специальных смол . • ................. 83
Синтез искусственных обменников с зернами определенной формы ....... ................ 88
Литература . .......... ........... t._. ..... 94
Механизм действия обменников................101
Полное обессоливание ...................102
Глава 3. Теория ионного обмена...................• 104
Статика ...........................104
Экспериментальная часть .................. 104
Факторы, усложняющие обмен, и источники ошибок при измерении ионообменного равновесия ........... 117
Ионообменное равновесие .................. 120
Избирательность и специфичность..............157
Адсорбция нейтральных солей.........'....... 170
Термодинамика ионообменных процессов...........178
Литература............................188
Кинетика ..........;.................. 193
Скорость обмена................., • • • • 193
Процесс, определяющий скорость реакции обмена .... 202
Процесс обмена в фильтрующем слое............213
Хроматографическое разделение смесей...........237
Литература..........................251
Глава 4. Ионообменные мембраны...................256
Свойства.......................... 257
Теория...........................258
Литерату р<а............................264
Глава 5. Отдельные факторы и аномалии при ионном обмене.....268
Индивидуальные свойства адсорбента..... ......, . 268
Однородность..........,.._.............268
Неоднородность вещества..................269
Влияние структуры .....................272
Подвижность ионов в обменнике...............277
Необратимые процессы сжатия и затвердевания.......282
Набухаемость........................284
Степень сшивки, емкость и набухаемость..........291
Скорость обмена...................... . 299
Разбавление ........................ 302
Моно- и полифункциональные обменники.........|. . 303
Индивидуальные свойства адсорбтива.........;.....310
Валентность ........................ 310
Гидратация и размер ионов ................. 313
Расстояние наибольшего сближения двух ионов. (Параметр
Дебая — Хюккеля а°)...................323
Побочные и последовательные реакции..... .....325
Гидролиз и окисляемость................. 326
Каталитическое окисление ................. _ 326
Восстановительное действие ................. 327
Обмен второго рода.....................329
Коллоидно-химические процессы...............329
Посторонние ионы, противоионный и анионный эффекты при
катионном обмене ..................... 330
Кислотность и основность ионообменников..........334
Температура ........................339
Влияние рН.........................343
Старение .......................... 345
Гистерезис ......................... 347
Неэлектролиты и неводные растворители...........352
Литература......................... 367
Краткие выводы. Важнейшие закономерности и правила ионного обмена ............................371
Глава 6. Иониты для молекулярной адсорбции и иониты как ионные или
молекулярные сита .........................375
Блокированный ионный обмен ................ 376
Молекулярная адсорбция из паровой фазы в связи с последовательной химической реакцией ............... 380
Молекулярная адсорбция из жидкой фазы.........380
Иониты как высокодисперсные системы и их применение в качестве «молекулярных сит»................-382
Литература............................394
Глава 7. Ионообменники и катализ ..................397
Ионообменники как носители ................397
Ионообменники как катализаторы. (Кислотный и щелочный катализ) ......................... 397
Литература............................401
Приложение I.............................403
Селективное действие ионообменников .............. 403
Введение ..........................403
а) Избирательность как результат изменения условий опыта . . . 407
Разделение электролитов .................... 407
Отделение катионов от анионов ............... 407
Разделение ионов одинакового заряда ............ 408
Разделение ионов и молекул, отличающихся по величине . • • 409
Эффект Вейсса .......................411
Отделение истинных электролитов от коллоидов.........412
Контактный обмен ..............:•:......• • • 415
Отделение электролитов от неэлектролитов . ............416
Разделение неэлектролитов .............. ..... 417
Образование ионизированных продуктов присоединения ... 417 Селективность, связанная с изменением свойств обменника . . .419
Физические факторы ;........-............419
Химические факторы :••:•:.................
Специальные обменники.............. • •.....""О
Растворимость мономеров . . • • •.............- . . 426
Коагулирующая способность мономера ...........427
Предварительная обработка обменника.............428
Окислительно-восстановительные свойства ..........428
Другие смолы специального типа ..............43У
Приложение II .............•...............434
Характеристика ионитов по их свойствам......;. . . . 434
Основные методы испытания ..................434
Параметры, определяющие производительность, номенклатура,
предпосылки . . г.-....................439
Испытания в динамических условиях...........;. 443
Испытания в статических условиях (опыты при встряхивании
и при перемешивании) :. •................*• 448
Методы испытаний........................452
Физические свойства •. . -,-.................• 452
Химические методы исследования .............. 462
Литература . • •.........................• 490
Сокращения.............................,• • 491
Приложение 111.............................494
Литературный обзор по ионному обмену - . . . •........494
Книги............'.,...............494
Рефераты .... ...*.-•.......-• ••..-•-• • • • •.....495
Цена: 300руб.
