Adszorpció folyadékelegyekből 2. Elektrolit oldat Bonyolultabb, mert min. 3 komponens van: anion, kation és oldószer. Általában 5 komponens: anion, kation, oldószer-anion, oldószer-kation, disszociálatlan oldószer.
Elektrolit adszorpció fajtái: ekvivalens adszorpció: az ionok sztöchiometrikus arányban kötődnek nem ekvivalens adszorpció: valamelyik ion adszorpciója preferált szelektív csere adszorpció Az adszorbens-adszorptívum pártól függ
Adszorbensek fajtái: apoláros = hamumentes aktív szén poláros: savas (negatív töltésű) pl. kvarc bázisos (poz. töltésű) pl. Al 2 O 3 amfoter (töltése ph függő) pl. gyapjú semleges (ionos, de nem disszociál) pl. AgCl
1. Ekvivalens adszorpció apoláros adszorbenseken ionkristály + sajátion nem jön létre kettősréteg
2. Szelektív adszorpció (nem ekvivalens 1. típus) poláros adszorbensen kettősréteg alakul ki 1. Paneth-Fajans szabály: saját ion, rokon ion, csapadékképző ion köt legerősebben 2. H + és OH - köt legerősebben 3. vegyértékűség szabálya: nagyobb vegyértékű köt erősebben 4. liotróp sorok szabálya: a kevésbé hidratált köt erősebben
3. Csereadszorpció (nem ekvivalens 2. típus) poláros semleges adszorbens adszorbeált rétegével poláros savas poláros bázisos ha a felület disszociál amfoter Ioncsere, ha a vázszerkezet belsejében is vannak disszociábilis ionok.
Vázszerkezet, belsejében disszociábilis kis ionokkal ioncserélő műgyanta-gyöngyök
Fajtái: kationcsere: R - X + + K + A - = R - K + +X + A - anioncsere: R + Y - + K + A - = R + A - +K + Y - R gyanta K kation A anion X v. Y ellenion, az adszorbenssel ellentétes töltésű koion, az adszorbenssel azonos töltésű
Víztisztító berendezés vázlata (különágyas, tehát külön anion- és kationcserélő oszlopa van. Működtetés: Kationcserélő oszlop Anioncserélő oszlop S duzzasztás csapvíz ioncserélt víz regenerálás víztermelés
ioncserés sótalanítás
Laboratóriumi ioncserélő berendezés
Tengervíz sótalanítása ioncserélővel
Ioncserélő belső szerkezete: a térszerkezet belsejében is lecserélhetők az ionok. Az ábrán egy kationcserélő látható, az anionok rögzítettek, a kationok cserélhetők.
Arisztotelész 330 BC.: a tengervíz elveszíti sótartalmát ha bizonyos talajokon átszűrik. H. S. Thompson 1845: ha trágyát halajon átszűrnek, az az ammóniát kiszűri belőle H. S. Thompson, J. T. Way1848 1852: A talajok ioncserélő tulajdonsága a zeolit tartalmukkal van összefüggésben. H. Eichorn 1858: Az agyagásványok és zeolitok ion-adszorpciója reverzibilis. R. Gans 1905: Zeolitokkal lágyítani lehet a kemény vizet. Ugyanezt aranynak a tengervízből való kivonására is használta. A. Bahrdt 1927: Az első ioncserélő analitikai oszlop. B. A. Adams, E. L. Holmes 1934 1935: Az első szintetikus ioncserélő.
A zeolitok alumíniumszilikátok, általános képletük: X(Al,Si)O3 n(h2o). Ahol X lehet: Na, Ca, Li, K, Ba, Mg, Sr. és a H2O tartalom is változik. Hevítés után lyukacsos szerkezetűvé válnak.
Ioncsere szerepe: csapadékképződési reakcióknál szűrési műveleteknél (hamumentes szűrőpapír) adszorpciós indikátorok használata ruhafestés ph-függő (savas közegben a szál kationossá válik, jobban köti az anionos festéket, rögzítése semleges mosással) termőtalajok szerkezete a szilikátásványoktól függ (Ca ion nedves helyen lecserélődik H ionra, savanyodik. Száraz helyen Na ionra cserélődik, szikes lesz.) vízlágyítás bakelit (hanglemez) vízlágyító (Adams, Holmes, 1935)
ionszelektív elektródok zeolit ásvány (alkáli- és/vagy alkáliföldfémalumínium-hidroszilikát) természetes ioncserélő mosóporok vízlágyítói, nátrium-tripolifoszfát (Na 5 P 3 O 10 ) komplexképzők voltak, ma ioncserélők kromatográfiás elválasztások abrosz megsózása vörösbor kiöntésekor: az ionos adszorbens (só) jobban köti az ionos festéket, valamint visszaszorítja a színezék disszociációját, ezáltal az rosszabbul kötődik a szövethez
Só titrálási reakciója: NaCl + AgNO 3 = AgCl + NaNO 3 Az egyenérték pont előtt Cl ion felesleg van az oldatban, ez a csapadék sajátionja, adszorbeál a csapadékszemcsékre, a felület negatív töltésű. Az egyenérték pont után sajátionként csak a hozzáadott Ag ion van jelen, ez adszorbeál a csapadékszemcse felületére. A felület áttöltődik, pozitív lesz. A pozitív felülethez az indikátor anionja adszorbeálni tud, ezáltal a disszociációs egyensúlya eltolódik, színe megváltozik.
végpont előtt végpontban indikátor anionjának adszorpciója
Titrálás fluoreszcein indikátor mellett. 1. kép: tiszta NaCl oldat, az indikátortól enyhén fluoreszkáló zöldes színű 2. kép: Cl-ion reagál a mérőoldat Ag-ionjával, AgCl csapadék képződik, az oldat megzavarosodik (kolloid!). 3. kép. A titrálás végpontjában elfogy minden szabad Cl-ion, ezért az AgCl csapadék felületére csak a feleslegben bejutott Ag-ionok tudnak kötni (más sajátion már nincs a rendszerben), a felület áttöltődik, pozitív lesz. A pozitív töltésű felületre a fluoreszcein indikátor anionja kötődni tud, disszociációja eltolódik. Megváltozik a színe, mert a disszociált és disszociálatlan forma más színű. (Ugyanez bromidra eozinnal.)
Kationcserélő: szulfonsav csoport Anioncserélő: kvaterner ammónium csoport