CÁC HIỆN TƯỢNG BẺ MẶT
5.3. HẤP PHỤ CHÁT TAN TRÊN BÈ MẶT RẮN
5.5.2. Đặc điểm của hấp phụ trao đổi ion
Trong hấp phụ trao đổi ion một lượng ion Na+Ở dung dịch đã được hấp phụ vào bề mặt chất hấp phụ và đồng thời có một lượng tương đương những ion H+ ở bề mặt lại được chuyển vào dung dịch.
162
Ngày nay các chất hấp phụ có khả năng trao đổi ion thường là các hợp chất cao phân tử tổng hợp được gọi chung là các ionit.
Những nhưạ trao đổi với các cation được gọi là các cationit và trao đổi được với các anion thì gọi là anionit.
Bề mặt các ionit có những nhóm chức mang những ion linh động có thể trao đổi với môi trường.
Những caiionjx) ion linh động là_H+ được ký hiệu là R-H hoặc R-SO3H gọi là dạng acid của cationit. Nếu H+ được thay bằng cation Na+, K+ thì gọi cationit dạng muối kim loại.
Những nhóm chức mang các ion linh động ở bề mặt nhựa cao phân tử còn được gọi là những nhóm hoạt động. Các cationit có nhóm hoạt động thường là:-SƠ3H, -OH, -COOH... anionit là các amin thẳng hoặc thơm R-NH2, các muôi amin b ậcl, bậc2 (>
NH). Bậc 3 (> N-); muôi amoni bậc 4 (> N-Cl). Các ion linh động trong nhóm hoạt động của ionit, có thể phân ly trong dung dịch. Ví dụ cationit có nhóm hoạt đông là -S Q3H thì phân ly như sau;
RSO3 - H + *.... ...* RSO3 + H+
Anionit có nhóm hoạt động R -N H3OH phân ly
RNH3+-O H ' r n h 3+ + O f f
Sự phân ly này giống như quá trình hoá học dị thể. Phản ứng xảy ra ở giữa pha lỏng và pha rắn. Do có sự phân ly này mà ionit có khả năng trao đổi thuận nghịch với các ion trong dung dịch.
Những cationit dạng acid trao đổi với cation kim loại thường phóng thích H+ vào dung dịch. Vì thế môi trường trở thành acid hoá.
Anionit dạng bazơ trao đổi anion làm cho môi trường trở thành kiềm hơn.
Như vâ\LDH của môi trường, bản chất của ionit, nồng độ các dung dịch ảnh hưởng tới tốc độ trao đổi hoặc dung lượng trao đổi của nhựa ionit.
5.5.3. Dung lượng trao đổi ion A
Là đơn vị biểu thị số mili đương lượng gam của ion đã trao đổi trên bề mặt 1 . gam (ml) ionit khô khi toàn bộ ion linh động của ionit được thay bằng các ion có trong dung dịch.
Dung lượng trao đổi của một số’ ionit thường dùng là từ 3-10 m E/lm l. ,
Sau khi sự trao đổi bão hoà tức toàn bộ ion linh động ở bề mặt trao đổi bằng ion ở dung dịch người ta có thể phục hồi nhựa trở lại trạng thái ban đầu, bằng cách dùng
r \ acid hoặc kiềm để xử lý nhựa. Sau khi xử lý phục hồi và rửa sạch nhựa ionit, nhựa có x thể sử dụng như nhựa lúc ban đầu.
5.5.4. ứng dụng của nhựa trao đổi son
Ngày nay các nhựa ionit được sử dụng rất nhiều trong khoa học và đời sống.
Trong công, nghệ .sản. xuất .đường, trước khi kết tinh người ta sử dụng nhưa ionit để loại các ion kim loai các ion như F e2+ và Cu2+, thì tinh thể đường sẽ trẩũg_¥àđep hơn.
Khi loại tạp kim loai, khỏi .dịch ép nho, riíơu nho sẽ báo quản đưđc lâu hơn.
Dùng các ịonit để làm mềm.nước cứng. Khi nước sinh hoạt có nhiều ion như:
M j2+, Ca2+ gọi là nước cứng, những ion này là nguyên nhân gây raỉắn g cặn trong nồi
■htíLgây hiện tượng guá_nhiệt dễ nổ, làm cho xà phòng giảm khá năng tẩy rửa và không, ổn định.
Trường hợp này, dùng nhựa cationit để loại ra các cation và các anion gây bất lợi cho sinh hoạt và sản xuất. Ị
Nước sau khi xử lý được gọi là nước mềm hay nước vô khoáng có thành phần gần
giống như nứớc cất. '
Ví dụ: Dùng Cationit để làm mềm nước theo phản ứng sau
X 2 Trong ngành Dươc. hân nhu trao đổi ion được sử dụng nhiều trong quá trinh 1/ tách chiết, tinh chjgjcac men, amino acid, kháng sinh, vitamin.
Ví dụ: khi tinh ch ế penicilin, streptomicin, người ta dùng các eationit để hấp.
• r>hn r á r kháng sinh và dùng các anionit để loại các tạp chất ra khỏi các dịch nuôi cấy.
CÂU H ỏi LƯỢNG GIÁ
1. Nêu khái niệm về sự hấp phụ, độ hấp phụ, đường đẳng nhiệt hấp phụ?
2. So sánh đặc trưng của hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học?
3. Phát biểu thuyết hấp phụ Langmuir. Thiết lập phương trình hấp phụ?
4. Giải thích tại sao khả năng hấp phụ của các ion được sắp xếp theo dãy:
Cationit — 2Na+ + Ca2++ SOu2+ Cationit --- Ca2++ 2Na+ + s o /
Li+< Na+< K+ < Rb+ < Cs+
K+< Ca+2< Al+3 < Th+4
5. Trình bày những yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ phân tử.
6. Trình bày ứng dụng của hấp phụ trong đời sông.
164
CÂU Hỏi TRẮC NGHIỆM
1. Yếu tố nào sao đây không phù hợp vđi thuyết hấp phụ của Langmuir a. Trong quá trình hấp phụ, bề mặt của chất hấp phụ có các tâm hấp phụ b. Tại tâm hấp phụ, sự hấp phụ sẽ xảy ra ở những nơi chưa bị hấp phụ c. Các nơi bị hấp phụ chỉ hình thành lớp đơn phân tử
d. Các phân tử bị hấp phụ không tương tác với nhau
^ Sau khi hấp phụ kết thúc, thì quá trình phản hấp phụ mới xảy ra 2. Trong quá trình hấp phụ, người ta kết luận: khi nhiệt độ tăng sự hấp phụ:
a. Sự hấp phụ tăng
b. Sự hấp phụ không ảnh hưởng c. Tùy thuộc vào nồng độ
d. Sự hấp phụ phụ thuộc vào áp suất Sự hấp phụ giảm. / "
3. Các chất hoạt động bề mặt co HLB từ 3-6 là các chất
a. Tạo bọt tốt. : • ' /
„ - • __ 'ô '~ỉhầìi'> ■ .
b. Chất HĐBM tạo nhũ dịch D/N . fT'' ^ , O lT Ỉ ì Tftr
. . k r
d. Chất gây thấm tốt Chất phá bọt tốt
4. Các chất hoạt động bề mặt có HLB > 15 la Chat: " |tlo ^Dtr ' a. Nhũ hoá nhũ dịch N/D
b. Chất phá bọt tốt ỹ ^ Chất gây thấm tốt
d. Chất khó tan trong nước Tất cả đều sai
5. Trong quá trình nap phụ, than nào có khả năng hấp phụ tốt nhất:
a. Than đước IX Than gáo dừa
c . cn at trợ tan tot
165
c Than đá d. Than chi e. Than bùn.
6. Quá trình acid acetic bị hấp phụ trên than hoạt là quá trình hấp phụ:
a. Hoá học.
b. Hoá lý.
>c V ậ t lý ..-''
Ị - J
d. Bề mặt.
e. Tất cả đều đúng.
7. Kể tên một chế phẩm chứa than hoạt tính được sản xuất tại Việt Nam:
a. Carbophos b. Acticarbine c Quinocarbin Carbogast /c;
e. Normogastryl
8. Theo Langmuir phương trình hấp phụ của chất khí trên bề mặt rắn được viết như sau:
kC + ỉ
Ũ. 3. — ---
ì + k.c
kC + ỉ b. a = am. ---- —
k.c
c. am = a .—
ì + k.c Ả
U C M t ĩ
d. a = am. — :——
ì + k.c
^ T ấ t cả đều sai
4. Theo Freundlich đường đẳng nhiệt hấp phụ của chất tan trên bề mặt chất hấp phụ rắn có dạng:
a. Đường thẳng qua góc tọa độ b. Đường cong dạng Parabol c Đường cong dạng Hyperbol
166
Đường thẳng không qua góc tọa độ / j |^ T ấ t cả đều sai
10. Nước cứng là nước có chứa các ion sau:
a. ion Ca2+, Na+, c r , S 0 42' b. ion Co2+, Na+, N 0 3', c r
^ i o n C a2+,M g2+,C0 3 2-,N0 3- r d. ion Al3+, Fe3+, c r , N 0 3'
/ 4 ion Mg2+, Ca2+, N 0 3; c r
167
C h ư ơ n g 6
Đ Ộ N G H O Á H Ọ C
B à i l ỡ