Дізнаєтеся, зрозумієте, використаєте
Які властивості виявляють йонообмінні смоли під час їх використання для очищення води?
Йонообмінні смоли нерозчинні у воді, причому катіоніти за хімічними властивостями подібні до кислот, а аніоніти — до розчинних основ (лугів).
Як регенерують катіоніт та аніоніт?
Катіоніт обробляють розведеною хлоридною або сульфатною кислотою, аніоніт — розведеним розчином натрій гідроксиду. Потім смолу промивають чистою водою для видалення залишків кислоти або лугу.
Виконаймо вправу
Водний розчин, у якому містяться йони SO42–, вийшов із колони з катіонітом і прямує в колону з аніонітом. Запишіть схеми обох процесів, які відбуватимуться в другій колоні.
2ROH + SO42– = R2SO4 + 2OH–, де R — частина молекул йонообмінних смол.
H+ + OH– = H2O
ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ
Вправа 164
Які переваги має спосіб очищення води йонним обміном порівняно з перегонкою?
Спосіб очищення води перегонкою є енерговитратним і потребує використання складної апаратури, тому його використовують переважно в лабораторній практиці, а в промисловості великі маси води очищують йонним обміном, при якому отримана вода за чистотою не поступається дистильованій.
Вправа 165
Якщо розчин натрій хлориду пропустити через катіоніт, отримаємо:
а) розчин HCl;
б) розчин NaOH;
в) знову розчин NaCl;
г) чисту воду.
Вправа 166
Охарактеризуйте процеси, які відбуваються під час регенерації відпрацьованого аніоніту.
1. З відпрацьованого аніоніту вилучають поглинені йони кислотних залишків розведеним розчином натрій гідроксиду.
2. Промивають аніоніт чистою водою для видалення залишків лугу.
Вправа 167
Чи вдасться нейтралізувати стічну воду з pH < 7, якщо її пропустити через колону з катіонітом? Відповідь аргументуйте.
Ні, не вдасться нейтралізувати. Стічна вода з pH < 7 має кисле середовище і при її пропусканні через колону з катіонітом збільшиться кількість йонів Н+, тому середовище розчину зробиться ще більш кислим, а не нейтральним.
Вправа 168
За відомостями з інтернету з’ясуйте, яку воду називають демінералізованою.
Демінералізованою називається вода, в якій зменшений або майже повністю відсутній вміст розчинених мінеральних солей, катіонів та аніонів.
Вправа 169
Обчисліть масу йонів Натрію, яка потрапить з обробленого натрій хлоридом катіоніту у воду об’ємом 1 л, якщо маси йонів Кальцію і Магнію в цій порції води до її пом’якшення становлять 200 і 60 мг відповідно.
Дано: m(Са2+)=200 мг, m(Mg2+)=60 мг, V(Н2О)=1 л
Знайти: m(Na+)–?
Розв'язання
1. Обчислюємо кількість речовини йонів.
n(Ca2+)=m(Са2+):M(Ca2+)=200 мг : 40 мг/ммоль = 5 ммоль
n(Mg2+)=m(Mg2+):M(Mg2+)=60 мг : 24 мг/ммоль = 2,5 ммоль
2. Записуємо спрощену схему йонообмінних процесів.
2RNa + Ca2+ = R2Ca + 2Na+ (1)
2RNa + Mg2+ = R2Mg + 2Na+ (2)
За рівнянням реакції (1) n(Сa2+):n1(Nа+)=1:2, тому
n1(Na+)=n(Са2+)•2 = 5 ммоль • 2 = 10 ммоль
За рівнянням реакції (2) n(Mg2+):n2(Nа+)=1:2, тому
n2(Na+)=n(Mg2+)•2 = 2,5 ммоль • 2 = 5 ммоль
Загальна кількість йонів Na+:
n(Na+)=n1(Na+)+n2(Na+)=10 ммоль + 5 ммоль = 15 ммоль
3. Обчислюємо масу йонів Na+:
m(Na+) = n(Na+) • M(Na+) = 15 ммоль • 23 мг/ммоль = 345 мг
Відповідь: 345 мг.
Вправа 170
Відшукайте в інтернеті інформацію про мінерали, які мають йонообмінні властивості. Яка загальна назва найпоширеніших з них?
Загальна назва найпоширеніших з них — цеоліти.
Цеоліти — це гідратовані алюмосилікати лужних і лужноземельних металів (кальцію, натрію тощо).
Вправа 171
Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.
Йонообмінні смоли — ion-exchange resins, іоніт — ionite, катіоніт — cation exchanger, аніоніт — anionite, регенерація катіоніту — cation exchanger regeneration, регенерація аніоніту — anion exchanger regeneration.
Вправа 172
Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.
| Навчальні досягнення (що я знаю та вмію) | Самооцінка |
| Знаю, що називають йонообмінними смолами. | ... |
| Знаю, які властивості виявляють йонообмінні смоли під час їх використання для очищення води. | ... |
| Знаю, як регенерують катіоніт та аніоніт. | ... |
| Знаю, як відбувається очищення йонним обміном. | ... |
| Знаю. як відбувається пом'якшення води йонним обміном. | ... |
| Вмію написати спрощені схеми процесів, що відбуваються на йонообмінних смолах. | ... |