Islom karimov nomidagi toshkent davlat texnika univyersiteti

19-amaliy mashg‘ulot. Sorbsion jarayoni. Sorbsion tanlab eritmaga o'tkazish.
Ionitlar yordamida oltinni sorbsiyalash–oltin ishlab chiqaruvchi sanoatning yangi progressiv rivojlanuvchi yunalishlaridan.

Ionitlar deb, qattiq va erimaydigan, kup molekulyar moddalarni nomlashadi, ularning tarkibidagi ionogen guruhlarning borligi uchun elektrolit eritmalardan musbat yoki manfiy zaryadlangan ionlarni yutib, urniga oldingi zaryadlangan ion kabi, boshqa ekvivalent miqdordagi ionlarni beradi.

Ionalmashinuvchi hususiyatlari bilan kuplab tabiiy va sun’iy moddalar aniqlangan. Lekin amaliy jihatdan birinchi urinda sintetik smolalar asosida tarkib topgan ionitlar turishadi. Ionalmashinuvchi smolalarning makromolekulasi tarkibi, egiluvchan va bir biri bilan uralgan polimer iplardan iborat bulib, ularning uglevodorod zanjirlarida kundalang kuprikcha bog‘lar bulib, ular smolaning matritsasini (karkas) shakklantirishadi. Matritsa uzining tarkibida, quzg‘almaydigan zaryadlangan guruhlarni – mahkam birikkan ionlarni ushlaydi. Birikkan ionlarning zaryadi, smolaning ichida quzg‘aladigan teskari zaryadlangan ionlar bilan taqsimlanib, qarshiionlar deb nomlangan ionlar bilan neytrallanadi. Birikkan ionlar qarshiionlar bilan bog‘lanib ionogen guruhlarini tashkil etishadi. Eritmadagi qarshiionlarning quzg‘aluvchanligi tufayli, uziga uxshash zaryadli ionalar bilan almashinuv reaksiyalariga kiradi. Ionit matritsasidagi birikkan manfiy ionlar polianionni shakklantiradi, birikkan musbat ionlari bilan esa – polikationni. Agar birikkan ionlar manfiy zaryadli bulishsa, unda ionit kationlar bilan almashinuvga qodir bulib, kationit deb ataladi, agar zaryad musbat bulsa, unda ionit anionlar bilan almashinib anionit deb ataladi.

Eritmadagi elektrolitlarning kationitlari tarkibidagi qarshiion bilan aloqada bulib, masalan N⁺ kationitni eritmadagi boshqa kationning ekvivalent miqdoriga almashsa:

HR + Na⁺ +CI = NaR + H⁺ + CI^- (1)

SHunga uxshash holda, elektrolitlar eritmasidagi anionitlar, uzlarining tarkibidagi qarshiion bilan aloqada bulib, uzining tarkibidagi qarshiionni almashsa, masalan ON^- anionini boshqa anionning eritmadagi ekvivalent miqdoriga:

ROH + Na⁺ + CI^- = RCI + Na⁺ + OH^- (2)

Smolaning ionalmashinuvchi hususiyatiga birikkan ionning tabiati katta ta’sir kursatadi. Kuplab holatlarda birikkan ionlar misolida:

Kationitlarda - SO₃^-, - COO^-, - PO₃^2-,

Anionitlarda – NH₃⁺ , = NH₂⁺, ≡ NH⁺ , ≡ N⁺ bulishadi.

Ion almashinuvi shunday sharoitda kechishi mumkinki, qachonki ionogen guruh dissotsiyalangan bulsa. Ionogen guruhning dissotsiatsiyasi darajasiga qarab, uning tarkibidagi qarshion holatidagi N⁺ yoki ON^- ionlariga qarab, smolalarni kuchli yoki kuchsiz kislotali kationitlar va kuchli va kuchsiz ishqorli anionitlarga ajratishadi. -SO₃N- va -PO₃N₂- guruhiga o’xshash ionogen guruhlari kuchli kislotali bulishadi. Aksincha, tarkibida SOON- guruhli bulgan kationitlar kuchsiz kislotali bulishadi. Ular uzlarining ionalmashinuvchi hususiyatlarini faqatgina ishqorli muhitda kursatishadi. Kuchli ishqorli anionitlar ham kislotali, ham ishqorli muhitda anionlar bilan almashinuvga qodir; ionogen guruhlari sifatida, uzlarining tarkibida ammoniy asoslari va tuzlarini saqlashadi.

Kuchli va kuchsizasosli anionitlardan tashqari aralash asosli anionitlar (polifunksional) mavjud. Bunday anionitlar uzlarining tarkibida ham kuchli-, ham kuchsiz asosli guruhlar tarkibini uzlarida tashkil etishgan.

Uzlarining tarkibida aniq fizik g‘ovaklarlardan tarkib topgan ionalmashinuvchi smolalar keng tarqalgan bulib, ular makrog‘ovakli ionitlar deb nomlangan. G‘ovaklarni polimerizatsiya davridagi reaksion qorishmaga inert organik eritma kiritish yuli bilan hosil qilib, inert eritma butun hajmga qorishib, keyin fazoviy qushimcha polimerlar yordamida otgonka usuli bilan ajratib olinadi. Qorishma qotgan g‘ovak gubkaga uhshab qolib, bunday ionitlar ichgi tarkibida rivojlangan yuza paydo bulib, 1 g ionitlarda 40-60 m² maydon yuzaga ega bulishadi, oddiy ionitlarning 0,1-0,2 m² nisbatdan. Yirik g‘ovakli kanallar borligi tufayli, ionlar diffuziyasining faol markazlarga utishi yengillashib, makrog‘ovakli ionitlar yuqori kinetik hususiyatlari bilan farqlanadi.

Odatda, ionalmashinuvchi smolalarni tug‘ri dumaloq sferali granulalar shaklida ajratib olib, ularning kattaligi 0,5-3 mm tashkil etadi.

Ionitlar suvga solinganda shishib ketib, ma’lum miqdor suvni yutishadi. Ionitga suvning yutilishi, smoladagi ionlarning gidratatsiya bulish uchun intilishidan iborat. SHishish, smoladagi fazoviy turning chuzilib kengayishiga olib kelib, natijada, uning hajmi oshadi, bu esa uz navbatida ionit donasining ichiga ionlarning utishini yengillashtirib, ion almashinuvini tezlashtiradi. Ionitning bukib shishish hususiyati, uning tarkibidagi ionogen guruhlar va matritsaning tikilish me’yoriga bog‘liq. Ionogen gurug‘lar qancha kup bulib, ularning tikilish me’yori qanchalik kam bulsa, ionit shunchalik kuproq shishadi. Shishish darajasi eritmaning konsentratsiyasiga ham bog‘liq, suyultirilganlariga nisbatdan, konsentrlangan eritmalarda kamroq buladi; shishish koeffitsienti bilan ajralib turib, bunda shishgan smolaning solishtirma hajmining, smolaning havoda quritilgan shaklining solishtirma hajmi nisbatiga barobar. Ionitning eng muhim ta’riflaridan biri – uning almashinuv sig‘imi, bunda ionlar miqdorining, ionitning birlamchi vazni bilan yutilishidir. Sig‘imni tuliq, muvozanatli va ishchi sig‘imlar hillariga ajratishadi.

Tuliq almashinuv sig‘im, smola tarkibidagi barcha almashinuvga yaroqli ionogen guruhlarning, maksimal miqdorda ionlar hajmi bilan tuyintirilishi nazarda tutiladi va smolaning ionogen guruhlari konsentratsiyasi bilan belgilanadi. Buni odatda, 1 g quritilgan ionitning milligramm-ekvivalenti bilan belgilanadi. Solishtirma hajmli sig‘im – smola bilan yutulgan ionlarning ma’lum turdagi miqdori bulib, ular ma’lum tarkibdagi eritma bilan muvozanatda bulib, uning solishtirma hajm sig‘imi, uz navbatida eritmaning tarkibiga bog‘liq. Odatda uni milligramm-ekvivalentda ifodalab 1 g quruq ionit bilan belgilanadi.

Real texnologik jarayonlarda ionit va eritma orasida muvozanatga erishib bulmaydi. Bunday holatda, ishchi sig‘im iborasi bilan foydalanilib, ionitga ajratib olinadigan komponent sorbsiyaning konkret sharoitida belgilanadi. Ishchi sig‘im, solishtirma almashinuv sig‘imi qatori, yuqorida aytib o’tilgan birliklarda belgilanadi.