Ионный обмен, страница 3

k=

Аналогическое соотношение можно записать и для анионного обмена. В квадратных скобках приведены не концентрации, а активности ионов во внешнем растворе и в фазе смолы. За относительно низкого содержания солей в растворе, который подвергается очистке ионным обменом, в первом приближении для расчетов можно воспользоваться вместо активностей ионов их концентрациями.

Некоторые особенности ионного обмена, которые непосредственно не вытекают из закона действия масс, можно выяснить, используя теорию мембранного равновесия. Осмотическая теория приписывает иониту некоторое излишнее давление, которое называют давлением набухания. Считается, что источником этого давления является пружинность полимерных цепей матрицы ионита. Введение понятия излишнего давления в фазе ионита дало возможность построить модель ионообменной системы, автором которой является Грегор. В этой модели действие матрицы на физическое состояние растворителя и ионов, которые содержаться в ионите, считается подобны к давлению, причем увеличение объема сопровождается пропорциональным увеличением давления. Изменение объема ионита при изменении его ионного состава, согласно этой модели, является источником выборности обмена.

Главное уравнение теории Грегора такое:

где k – мнимая константа обмена; - объемы гидратированных ионов с зарядами  - коэффициенты активности ионов в ионите.

Величину объемов можно определить разными путями, но для многих систем известно, как она изменяется с изменением собственного размера иона. Так, теория Грегора имеет возможность в простых случаях наполовину предусматривать селективность. Величинами  как правило , пренебрегают , поскольку в теории Грегора учтена одна из основных причин неидеальности ионита – сольватация ионов.

Метод расчета главного параметра теории увеличение давления  основывается на постулате, что активность воды в ионитах аналогичного строения, но разной сетчатости однозначно зависит от содержания воды. Единственной причиной того, что содержание воды в сетчастом ионите меньше, чем в ионите с “эффективной нулевой сетчатостью”, заключается в наявности дополнительного давления в первом случае.