6. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
2.2.2. Cơ chế trao đổi ion
Mạng lưới của ionit là mạng không gian cao phân tử không đồng đều của các mạch liên kết hydrocacbon. Khả năng trao đồi ion của ionit phụ thuộc rất lớn vào mạng lưới cấu trúc của ionit, cụ thể là các mức liên kết ngang,số lượng và bản chất cac nhóm chức. nói khả năng trao đổi ion của ionit phụ thuộc vào cấu trúc bởi vì tính ưa nước của ionit được quyết định bởi cấu trúc, mà chính tính ưa nước này làm cho ionit có khả năng trương trong nước, chó phép các ion tứ dung dịch khuyết tán nhiếu hay ít bên trong mạng lưới.
Khi ngâm nhựa vào nước, nhựa truong nở, các nhóm chứa ion trở nên linh động hơn và có thể bị phân li một phần. các phản ứng trao đổi xảy ra giữa các ion pha tĩnh và các ion trong dung dịch rất tương đồng các phản ứng trao đổi giữa các cấu tử tiếp súc với nhau trực tiếp trong dung dịch theo phản ứng hoá học thông thường. tuy nhiên, khi dung dịch chứa nhiều ion cùng có khả năng trao đổi ion với nhựa thì sẽ có sự cạnh tranh giữa các ion trong dung dịch và qua trình trở nên phức tạp.
Ion trong lớp điện tích kép theo mức độ hoạt động lớn nhỏ có thể phân ra: lớp hấp phụ và lớp khuếch tán. Lớp ion có tính hoạt động tương đối kém bị hấp phụ bám chặt vào bề mặt cao phân tử gọi là lớp hấp phụ hay lớp cố định, nó bao gồm lớp ion bên trong và
một bộ phận ion ngược dấu. Cạnh ngoài lớp hấp phụ, các ion có tính hoạt động tương đối lớn, có khả năng khuếch tán vào trong dung dịch nên gọi là lớp khuếch tán.
Khi nhựa trao đối ion gặp dung dịch nước có chất điện giải, các tác dụng sau đây sẽ diễn ra:
+ Tác dụng trao đổi.
Các ion ngược dấu trong lớp khuếch tán và ion ngựơc dấu khác trong dung dịch trao đổi vị trí lẫn nhau. Nhưng do quá trình trao đổi ion không giới hạn ở lớp khuếch tán, do quan hệ cân bằng động, trong dung dịch cũng có một số ion ngược dấu trước tiên trao đổi đến lớp khuếch tán, sau đó sẽ trao đổi với các ion ngược dấu trong lớp hấp phụ.
+ Tác dụng nén ép.
Khi nồng độ muối trong các dung dịch tăng lớn, có thể làm cho lớp khuếch tán bị nén ép lại. Từ đó, một số ion ngược dấu trong lớp khuếch tán biến thành ion ngược dấu trong lớp khuếch tán biến thành ion ngược dấu trong lớp hấp phụ …, Phạm vi hoạt động của lớp khuếch tán nhỏ lại làm bất lợi cho quá trình trao đổi ion. Do đó cần chú ý nếu nồng độ dung dịch hoàn nguyên quá lớn, không những không thể nâng cao mà còn giảm thấp hiệu quả hoàn nguyên.
+ Tốc độ quá trình trao đổi ion.
Như trong quá trình hấp phụ, tốc độ trao đổi ion tuỳ thuộc trên tốc độ của các quá trình thành phần sau:
- Khuếch tán của các ion từ trong pha lỏng đến bề mặt của hạt rắn. - Khuếch tán của các ion qua chất rắn đến bề mặt trao đổi.
- Trao đổi các ion (tốc độ phản ứng)
- Khuếch tán của ion thay thế ra ngoài bề mặt hạt rắn
- Khuếch tán của các ion được thay thế từ bề mặt hạt rắn vào trong dung dịch. + Điều kiện sử dụng của nhựa trao đổi ion
- Nhựa chỉ sử dụng để trao đổi ion chứ không dùng để lọc huyền phù, chất keo và nhũ màu. Sự có mặt các chất này có thể rút ngắn tuổi thọ của nhựa.
- Loại bỏ các chất hữu cơ bằng nhựa rất phức tạp, cần có nghiên cứu đặc biệt
- Sự có mặt của khí hoà tan trong nước với lượng lớn có thể gây nhiễu loạn hoạt động của nhựa.
Về mặt định lượng, khả năng trao đổi ionit là trao đổi theo dương lượng các chất.