- •Определение кислотно-основных свойств ионообменных материалов
- •1. Общие сведения об ионном обмене и ионитах
- •2. Основные параметры и особенности кислотно-основных равновесий в ионообменных системах
- •2.1. Ионизация катионитов и анионитов
- •2.1.1. Константа ионизации ионитов
- •2.1.2. Расчет констант ионизации ионитов
- •2.2. Факторы, влияющие на кислотно-основные свойства ионитов
- •Влияние ионной силы раствора
- •Влияние температуры
- •Влияние степени сшивания и строения матрицы
- •Влияние диэлектрической проницаемости
- •Влияние природы титранта и природы противоиона
- •Влияние других параметров
- •3. Потенциометрическое титрование ионитов
- •3.1. Особенности потенциометрического титрования ионитов
- •3.2. Способы потенциометрического титрования ионитов
- •3.3. Подготовка ионитов к титрованию
- •Подготовка катионитов
- •Подготовка анионитов
- •Приготовление раствора титранта
- •Определение полной обменной емкости ионитов
- •Определение емкости сильно- и слабоосновных анионитов
- •3.4. Примеры титрования ионитов Титрование слабоосновного анионита
- •Титрование монофункционального карбоксильного катионита
- •Титрование бифункционального фосфорнокислого катионита
- •Определение кислотно-основных свойств ионообменных материалов
- •394006, Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
Подготовка катионитов
Навеску 100-200 г воздушно-сухого катионита в химическом стакане предварительно замачивают в насыщенном растворе хлорида натрия до полного набухания зерен (от 12 до 24 ч). Набухшие зерна катионита отмывают от хлорида натрия, затем заливают 5 %-ным раствором NaOH на 3-4 ч. Отработанную щелочь удаляют декантацией, после чего приливают новую порцию раствора щелочи. Обычно достаточно трехкратной промывки катионита этим раствором.
После отмывки от щелочи катионит промывают 5 %-ным раствором НСI до полного отсутствия ионов железа (контроль с роданидом аммония или калия). После отмывки катионита от избытка кислоты для удаления из зерен окисляющихся веществ зерна промывают 5 %-ным раствором пероксида водорода, затем органическими растворителями, например, этиловым спиртом или ацетоном. Подготовленный таким образом катионит в Н-форме подсушивают до воздушно-сухого состояния и хранят в стеклянной банке с притертой пробкой.
Подготовка анионитов
Аналогично, 100-200 г воздушно-сухого анионита в химическом стакане предварительно замачивают в насыщенном растворе хлорида натрия до полного набухания зерен (от 12 до 24 ч). Набухшие зерна анионита отмывают от хлорида натрия, затем заливают 2-3 %-ным раствором НСI на 3-4 ч, повторяя эту процедуру до полного удаления ионов железа.
После этого зерна анионита обрабатывают раствором NaOH (4 %) до тех пор, пока проба на присутствие в растворе хлорид-ионов не будет отрицательной (проба с нитратом серебра). Анионит отмывают дистиллированной водой до слабощелочной реакции промывной жидкости. Для удаления низкомолекулярных веществ (окисляющихся примесей) анионит промывают этиловым спиртом до полного исчезновения желтой окраски промывной воды.
Сушку анионитов на воздухе можно проводить только в случае слабоосновных анионитов, которые можно хранить в стеклянной банке с притертой пробкой. Сильноосновные аниониты в ОН- - форме можно промыть водой и высушивать только в токе азота или воздуха, освобожденного от диоксида углерода, который сильноосновные аниониты активно поглощают. Поэтому сильноосновные аниониты нужно хранить под слоем воды в емкости с притертой пробкой и залитой парафином.
Переводить иониты в нужную ионную форму можно также в динамических условиях путем пропускания раствора через слой ионита в колонках с нижним дренажным устройством.
Приготовление раствора титранта
Для приготовления раствора КОН, не содержащего карбонат-ионов, нужно использовать прокипяченную в течение 30 мин дистиллированную воду, после охлаждения хранящуюся под пробкой с трубкой, заполненной натронной известью для изоляции от атмосферного диоксида углерода.
Гидроксид калия можно синтезировать из хлорида натрия следующим образом. В мерной колбе объемом 1000 мл растворяют 0,1 моль (ампулу фиксанала) соли KCI и доводят до метки. Затем полученный раствор хлорида калия пропускают через заранее подготовленный анионит АВ-17-8 в гидроксильной ионной форме. Все операции по его регенерации и отмывке осуществляют горячим раствором щелочи и горячей дистиллированной водой. В результате реакции обмена:
R-OH + KCI R-CI + KOH
образуется едкий калий, в растворе которого отсутствуют карбонат и гидрокарбонат калия, мешающие титрованию функциональных групп ионитов.
После приготовления раствора КОН нужной концентрации ее уточняют титрованием раствором хлороводородной кислоты. Хранить раствор титранта нужно, исключив его контакт с атмосферным воздухом.