Методические аспекты экспериментальной оценки термодинамической константы NaCa-обмена

Явление ионного обмена уже более 150 лет остается предметом пристального внимания исследователей. Предложено множество уравнений для константы ионообменной реакции $\ln \mbox{K}_{Na/Ca}^{0} $[1], однако каждое имеет серьезные ограничения. Тем не менее часто в практических расчетах используются значения $\ln \mbox{K}_{\mbox{K}_{1}/\mbox{K}_{2}}^{0} $без учета специфики их получения. Особенное большое влияние на $\ln \mbox{K}_{\mbox{K}_{1}/\mbox{K}_{2}}^{0} $оказывают концентрация глинистой суспензии и внешнего электролита, а также емкость катионного обмена глинистого грунта (ЕКО) [1,3].

Рис.1. Влияние концентрации суспензии на величину термодинамической константы Na/Ca-обмена.

Настоящее исследование выполнено на монтмориллоните с катионной парой Са2+-Nа+. Монокатионные формы минерала приготовлены по методу К.К. Гедройца после отмучивания фракции < 5 мкм из "киловых" глин (К2s) - отобранных из Бахчисарайского разреза II гряды Крымских гор. Содержание монтмориллонита в образцах не менее 98,5 %; в составе примесей: кварц, кальцит и иллит. Химический состав образцов соответствует высокозарядному Al-монтмориллониту, тип Wyoming, ЕКО 1,31 мг-экв./г.

Экспериментальные изотермы ионного обмена получены по общепринятой методике [4] для прямой Ca $\leftarrow$Na и обратной Na $\leftarrow$Ca реакций при pH=7 в бинарных растворах хлоридов (мольные доли Na+ и Са2+ изменялись от 0 до 1 in contrary) суммарной концентрации от 0,0018 до 1,0 экв./л. Константы селективности $\ln \mbox{K}_{c}^{t} $реакции обмена при Ip-pa = const рассчитаны по Е.Н.Гапону и по В.Д.Аргензингеру [1]. Экстраполяция значений $\ln \mbox{K}_{c}^{t} $, соответствующих фиксированному составу обменного комплекса (ОК), к нулевой ионной силе выполнена по методу В.П.Васильева. Использованы два варианта расчета: (1) для фиксированной концентрации суспензий (Cсусп), если $\ln \mbox{K}_{c}^{t} $рассчитан по В.Д.Аргензингеру (классическая методика); (2) для фиксированного соотношения катионов "обменный комплекс - внешний раствор" ($\ln \mbox{C}_{0K/p-p}^{k} $), если $\ln \mbox{K}_{c}^{t} $рассчитан по Е.Н.Гапону. Термодинамическая константа Na/Ca-обмена _ рассчитана по методу Г.Гейнеса и Х.Томаса [2] для обоих вариантов представления коэффициентов селективности.

Рис.2. Влияние соотношения содержания катионов "ОК - раствор" на величину термодинамической константы Na/Ca-обмена.

Показано, что с увеличением Cсусп в системе экспериментально получаемое значение $\ln \mbox{K}_{Na/Ca}^{0} $уменьшается и стремится к постоянному значению (рис.1). По-видимому, это обусловлено невозможностью развития равновесного профиля ДЭС, а при больших концентрациях суспензий перекрытием диффузных оболочек, развитых вокруг частиц и, возможно, структурированием осадка глины.

Перейти на страницу: 1 2

Другие материалы

Сравнительная характеристика различных видов транспорта
Прогресс человеческого общества неотделим от истории развития транспорта. Если под словом "транспорт" понимать прежде всего процесс перемещения, то можно утверждать, что без перемещения орудий и предметов труда и самого человека ...

Сан-Марино
Республика Сан-Марино - самое маленькое и древнее независимое государство в мире. Территория страны имеет форму неправильного четырёхугольника и занимает площадь в 60,57 кв.км. Над холмистой местностью возвышается суровый известковый ре ...