A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
Iontová výměna je výměna iontů mezi roztokem a ionexem (měničem iontů). Ionex je většinou polymer, někdy i anorganický materiál, který nese permanentní náboj. Ten je kompenzován ionty s opačným nábojem (protionty). Protionty mohou být vyměněny za ionty stejného náboje z roztoku.
Historie
Prof. F. Helferich ve své monografii Ion Exchange zmiňuje pasáž z bible, která prý naznačuje použití iontové výměny pro desalinaci brakické vody. Mojžíš prý připravil pitnou vodu z brakické vody s využitím dřeva:
„Hnul pak Mojžíš lidem Izraelským od moře Rudého, a táhli na poušť Sur. I šli tři dni po poušti, a nenalezli vod. A přišedše do Marah, nemohli piti vod z Marah, nebo byly hořké; protož nazváno jest jméno jeho Marah. Z té příčiny reptal lid na Mojžíše, řka: Co budeme píti? I volal k Hospodinu, a ukázal mu Hospodin dřevo, kteréž jakž uvrhl do vod, učiněny jsou sladké vody. Tu vydal jemu práva a soudy, a tu ho zkusil.“ Exodus 15:23-25
Další zmínky pak lze najít v dílech Aristotela (330 př. n. l.) a v díle Sylva Sylvarum Francise Bacona (1627), kteří pozorovali, že mořská voda ztrácí část své solnosti při průchodu určitými druhy půd a písků. Také další pokrok iontové výměny úzce souvisel s půdní chemií. První moderní studii iontové výměny provedli H. Thompson a J. Way v roce 1850. Pozorovali výměnu amoniaku z hnojiva za vápník z půdy. V roce 1858 zjistil německy chemik Eichorn, že iontová výměna v půdách je vratný proces.
První praktické aplikace se dočkaly zeolity v roce 1905. Německý chemik Gans vyvinul proces změkčování vody využívající syntetické zeolity. V roce 1934 pak B. A. Adams a E. L. Holmes syntetizovali první organické ionexy na bázi fenol-formaldehydových pryskyřic. V roce 1944 G. F. D'Alelio připravil katex založený na kopolymeru styrenu a divinylbenzenu (DVB). Styren/DVB kopolymer se pro syntézu ionexů používá dodnes.
Principy
Iontová výměna je složitý proces, který nezahrnuje jen vlastní iontovýměnnou reakci. To lze ilustrovat na příkladu výměny iontu A za iont B v ionexové fázi. Ionex je většinou ve formě polymerní nabotnalé perličky. Celý proces lze rozdělit na několik kroků:
- difúze iontu A z roztoku k povrchu ionexové perličky
- difúze iontu A ionexovou perličkou k funkční skupině
- vlastní iontovýměnná reakce
- difúze iontu B ionexovou perličkou k povrchu
- difúze iontu B od povrchu ionexové perličky do roztoku
Nejpomalejším krokem, který určuje celkovou rychlost, bývá většinou difuze gelem. Výjimkou mohou být chelatační ionexy a speciální sorbenty, kde je hlavním mechanismem sorpce tvorba komplexu. Ta pak může být krokem určujícím rychlost.
V oblasti iontové výměny se často používají zakázané jednotky jako jsou valy, nebo ekvivalenty. Pro koncentrace iontů se používají jednotky mol chemického ekvivalentu na litr (eq/l). Což je zjednodušeně koncentrace v molech na litr vynásobená nábojem iontu z. Jeden mol chemického ekvivalentu iontu z roztoku se vymění vždy za jeden mol chemického ekvivalentu iontu z ionexové fáze. V molech to ovšem neplatí. Pokud vezmeme jako příklad změkčování vody, vymění se jeden mol vápenatého iontu (z=2) za 2 moly sodného iontu (z=1).
- 2 Na+(gel) + Ca2+(aq) → Ca2+(gel) + 2 Na+(aq)
Selektivitu iontové výměny ovlivňuje několik faktorů. Preferovány jsou zejména ionty, které mají:
- vyšší náboj
- menší hydratovaný poloměr
- tvoří komplexy s funkční skupinou ionexu
Aplikace
- změkčování vody
- příprava napájecí vody pro kotle elektráren
- příprava ultračisté vody pro elektrotechnický průmysl
- odstraňování dusičnanů z pitné vody
- odstraňování těžkých kovů z pitných a odpadních vod
- přepracování vyhořelého jaderného paliva
Související články
Literatura
- Marhol, Milan. Měniče iontů v chemii a radiochemii, 433 s., Academia, Praha, 1976
- Šmíd, Jaromír a kol. Měniče iontů, jejich vlastnosti a použití, 630 s., SNTL, Praha 1954
- Samuelson, Olof. Měniče iontů v analytické chemii, 403 s., SNTL, Praha, 1966
Externí odkazy
- Obrázky, zvuky či videa k tématu Iontová výměna na Wikimedia Commons
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.
Antény
Chemické zdroje elektriny
Chladenie v elektrotechnike
Elektrická sústava automobilu
Elektrická trakcia
Elektrické prístroje
Elektrické súčiastky
Elektrické spotrebiče
Elektrické stroje
Čítanie (elektrotechnika)
Činný výkon
Štatistická dynamika
Živý vodič
Admitancia
Antiparalelné zapojenie
Asynchrónny motor
Blúdivý prúd
Bočník (elektrotechnika)
Diak (polovodičový prvok)
Displej s kvapalnými kryštálmi
Elektrická inštalácia
Elektrická rezonancia
Elektrická sila
Elektrická vodivosť
Elektrické zariadenie
Elektrický obvod
Elektrický zvonec
Elektroenergetika
Elektromer
Elektrometer
Elektromobil
Elektromotor
Elektromotorické napätie
Elektrotechnický náučný slovník
Elektrotechnika
Elektrotechnológia
Fázor
Faradayova klietka
Frekvencia (fyzika)
Graetzov mostík
Impedancia
Indukčnosť
Induktancia
Istič
Izolácia (elektrotechnika)
Izolant
Jadro vodiča
Jednobran
Jednosmerný prúd
Joulovo teplo
Katóda
Koaxiálny kábel
Kompenzácia účinníka
Konduktometria
Konektor (elektrotechnika)
Korónový výboj
Lanko (elektrotechnika)
Leptanie
Logické hradlo
Magnetická susceptibilita
Magnetizácia (veličina)
Merný elektrický odpor
Mobilné zariadenie
Napájací zdroj
Napäťový chránič
Napäťový násobič
Nortonova veta
Odpínač
Odpojovač
OLED
Olovený akumulátor
Paralelné zapojenie
Peltierov článok
Plošná hustota elektrického prúdu
Poistka (elektrotechnika)
Posuvný prúd
Prúdový chránič
Prenosové médium
Prieletový klystrón
Primárny elektrochemický článok
Reaktancia
Rekuperácia (dopravný prostriedok)
Relé
Reproduktorová výhybka
Rezistancia
Rozhranie (interface)
Sériové zapojenie
Seebeckov jav
Sekundárny elektrochemický článok
Settopbox
Skrat
Sonar
Spínač
Spínaný zdroj
Straty v mikropásikových vedeniach
Striedavý prúd
Stupeň ochrany krytom
Svetelná výbojka
Symetrizačný člen
Technická normalizácia
Tepelné relé
Tepelne vodivostný detektor
Termočlánok
Théveninova veta
Transformátor
Transformátor s fázovou reguláciou
Trojfázová sústava
Tuhá fáza (elektronika)
Tyratrón
Usmerňovač (elektrotechnika)
Uzemnenie
Uzol (vodiče)
Vírivý prúd
Výbojka
Varistor
Ventilátor
Vodič (elektrotechnika)
Voltov stĺp
Vstavaný systém
Zásuvka (elektrotechnika)
Zdroj (elektrotechnika)
Zisk antény
Text je dostupný za podmienok Creative
Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších
podmienok.
Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky
použitia.
www.astronomia.sk | www.biologia.sk | www.botanika.sk | www.dejiny.sk | www.economy.sk | www.elektrotechnika.sk | www.estetika.sk | www.farmakologia.sk | www.filozofia.sk | Fyzika | www.futurologia.sk | www.genetika.sk | www.chemia.sk | www.lingvistika.sk | www.politologia.sk | www.psychologia.sk | www.sexuologia.sk | www.sociologia.sk | www.veda.sk I www.zoologia.sk