Флотационные реагенты, назначение и классификация флотационных реагентов. Основные формы закрепления реагентов на поверхности частиц минералов, страница 4

Если на поверхности твердой  фазы   адсорбируется   слабый электролит, то вследствие своей малой диссоциации он будет сорбироваться непосредственно в молекулярной форме. При адсорбции сильных электролитов, находящихся в растворе в диссоциированном состоянии, будет иметь значение то обстоятельство,   что   адсорбируемость   катионов   и   анионов   электролита должна быть различной. Поскольку преимущественная адсорбция ионов одного знака должна нарушать электронейтральность и приводить к возникновению разности потенциалов, в системе могут возникать процессы, препятствующие адсорбции указанных ионов. В конечном счете может установиться такое состояние системы, которое характеризуется эквивалентным поглощением катионов и анионов данного электролита, что суммарно соответствует адсорбции целых молекул последнего при сохранении электронейтральности на границе твердой и жидкой фаз.

Установлено, что количество адсорбированного электролита связано с его растворимостью, причем чем  меньше растворимость, тем он сильнее адсорбируется. Адсорбируемость тех или иных ионов зависит от их валентности, гидратации и растворимости образующегося при их адсорбции адсорбционного комплекса.

Было установлено, что ионы водорода сорбируются лучше ионов щелочных металлов. Из неорганических   одновалентных анионов лучше адсорбируются ионы гидроксила.

Ввиду важного значения для флотации способности различных ионов к адсорбции ниже приводятся ряды катионов и анионов, расположенных в порядке понижения их способности к адсорбции из водных растворов на поверхности твердой фазы. Установлено, что ряды ионов по их адсорбируемости близки к лиотропным рядам:

Li⁺ < Na⁺ < К⁺ < Rb⁺ < Cs⁺ < NH⁺;

1/2S0^-4< Cl^- < Br^- < I^- < CNS^- < OH^-

B лиотропных рядах ионы расположены по их убывающей или возрастающей способности связывать воду в водных растворах и таким образом оказывать высаливающее действие на гидрофильные коллоиды. Соответственно этому изменяется гидратируемость и гидрофильность этих ионов.

Переходя к характеристике ионной (полярной) адсорбции, отметим, что при обменной адсорбции ионов происходит избирательное поглощение из раствора поверхностью твердой фазы ионов какого-либо одного вида (например, катионов), в то время как ионы противоположного знака (анионы) или совсем не адсорбируются, или адсорбируются в совершенно незначительной степени. Наиболее важной особенностью обменной адсорбции является то, что избирательная адсорбция твердой фазой ионов какого-либо одного знака сопровождается всегда одновременным вытеснением с твердой поверхности других ионов того же знака и притом в эквивалентном количестве. Ввиду этого полностью сохраняется как электронейтральность раствора электролита, так и электронейтральность поверхности раздела жидкой и твердой фаз.

Таким образом, при обменной адсорбции имеет место обмен ионами одного и того же знака между растворами и поверхностью твердой фазы, ввиду чего заряд поверхности не изменяется. В зависимости от того, происходит ли Обмен катионами или анионами, различают адсорбцию катионов или обменную адсорбцию анионов.

Если поверхность X, на которой адсорбировано предельное количество ионов M₁ (несущих заряд, противоположный заряду поверхности), помещена в раствор, содержащий ионы М₂ заряженные одноименно ионам M₁, то часть ионов M₂ может быть вытеснена с поверхности ионами М₂ и установится термодинамическое равновесие:

XM₁ + M₂ Û XM₂ + M₁

С учетом принятых обозначений поверхность может быть выражена как сумма XM₁ + XM₂, в то время как раствор будет содержать свободные ионы M₁ и M₂. Если поверхностные концентрации соединений X M₁ и Х M₂ составят соответственно а₁ и а₂, а объемные концентрации М₁ и М₂ будут С₁ и С₂, то согласно закону действующих масс уравнение обменной адсорбции может быть представлено следующим уравнением:

a₁C₂ = Ka₂ C₁    a₁ /a₂ = KC₁ /C₂