УСТАНОВКА ИОНООБМЕННАЯ ДЛЯ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Данная полезная модель относится к химическому приборостроению и предназначена для проведения экспресс-анализа концентрации ионов в водных растворах электролитов.
Известна установка ионообменная демонстрационная, содержащая лабораторный штатив, панель из оргстекла, стеклянные ионообменные колонки, закрепленные на панели, трубки силиконовые со стеклянными наконечниками и зажимами () [1].
В известной установке, при определении концентрации ионов в водных растворах электролитов, вначале определяют водородный показатель исследуемой пробы, затем ее заливают в колонку с ионитом и ждут когда образующийся на выходе колонки элюат заполнит стакан. Далее производят определение водородного показателя элюата с помощью pH-метра, на что требуются большие затраты времени.
При промывке колонки с ионитом ее заливают дистиллированной водой. Вначале из колонки в стакан будет поступать кислота (щелочь). Окончанием промывки можно считать момент времени, когда из колонки в стакан со скопившейся кислотой (щелочью) начнет поступать дистиллированная вода, реакция которой нейтральна. Поэтому, для определения окончания промывки в известной установке с помощью pH-метра необходимо периодически менять стаканы, что неудобно и приводит к дополнительным затратам времени и перерасходу дистиллированной воды.
При регенерации колонки с ионитом кислотой (щелочью) вначале из нее в стакан будет выходить солевой раствор, реакция которого нейтральна. Окончанием регенерации можно считать момент времени, когда из колонки в стакан со скопившимся солевым раствором начнет поступать кислота (щелочь).
Для равномерного распределения кислоты (щелочи) в стакане при определении окончания регенерации в известной установке с помощью pH-метра раствор в нем необходимо периодически перемешивать. Кислота (щелочь) в стакане будут иметь меньшую концентрацию, чем на выходе из колонки из-за скопившегося в нем солевого раствора с нейтральной реакцией и pH-метр покажет наличие в стакане кислоты (щелочи) после того как ее концентрация превысит порог срабатывания прибора.
Таким образом, недостатком известной установки является длительность процесса определения водородного показателя элюата и перерасход кислоты (щелочи) при регенерации ионитов и дистиллированной воды при промывке.
Задачей предлагаемой установки является сокращение времени на проведение анализа по определению концентрации ионов электролитов, промывку и регенерацию ионитов, а так же уменьшение расхода регенерирующих растворов и дистиллированной воды.
Указанная задача достигается благодаря тому, что известная установка, содержащая лабораторный штатив с укрепленной на нем панелью, на которой закреплены ионообменные колонки, согласно полезной модели, ионообменные колонки в нижней конусообразной части выполнены с дополнительным выходом.
Сущность предлагаемой установки поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена установка ионообменная для экспресс-анализа концентрации ионов в водных растворах электролитов, на фиг.2 - нижняя конусообразная часть колонки с дополнительным выходом для ввода электрода pH-метра.
Предлагаемая установка содержит лабораторный штатив 1, на котором укреплена панель 2. На панели 2 закреплены две ионообменные колонки 3, одну из которых на 2/3 заполняют катионитом, другую на 2/3 анионитом. Колонки 3 имеют герметичные пробки и пористые перегородки. Нижняя конусообразная часть колонки 3 выполнена с дополнительным выходом 4 для ввода электрода pH-метра. Кроме того, на панели 2 закреплены емкости 5 для регенерирующих растворов и емкость с дистиллированной водой 6. Эти емкости соединены с колонками через крышку с тройником 7.
Предлагаемая установка работает следующим образом.
При определении концентрации катионов в исходном растворе берут пробу и определяют ее водородный показатель с помощью pH-метра, затем эту пробу с помощью воронки наливают через крышку с тройником 7 в колонку 3 с катионитом в H-форме. В результате реакции ионного обмена ионы водорода в катионите замещаются катионами из пробы. Количество вытеснившися ионов водорода эквивалентно суммарному эквиваленту катионов осевших в катионите. В дополнительный выход колонки вводят электрод pH-метра, с помощью которого определяют водородный показатель элюата. Выходящий из колонки 3 элюат скапливается в стакане. Концентрацию катионов раствора электролита определяют по разнице концентраций ионов водорода в исходной пробе и в элюате.
При определении концентрации анионов в исходном растворе берут пробу и определяют ее водородный показатель с помощью pH-метра, затем эту пробу с помощью воронки наливают через крышку с тройником 7 в анионообменную колонку 3, с анионитом в OH-форме. В результате реакции ионного обмена ионы гидроксония в анионите замещаются анионами из пробы. Количество вытеснившихся ионов гидроксония эквивалентно суммарному эквиваленту анионов осевших в анионите. В дополнительный выход колонки вводят электрод pH-метра, с помощью которого определяют водородный показатель элюата. Выходящий из колонки 3 элюат скапливается в стакане. Концентрацию анионов в растворе определяют по разнице концентраций ионов гидроксония в исходной пробе и элюате.
По окончанию проведения опытов ионообменные колонки промывают дистиллированной водой. Для этого вводят в дополнительный выход колонки 4 электрод от pH-метра, открывают кран, соединенный с емкостью для дистиллированной воды бис крышкой с тройником 7. Затем открывают кран на выходе колонки 3 и следят за показаниями pH-метра. После того, как pH-метр покажет нейтральную реакцию элюата, промывку можно прекратить.
После промывки ионообменных колонок их оставляют залитыми дистиллированной водой и закрывают пробками до проведения следующих опытов.
При регенерации ионитов в колонках 3 вводят в дополнительный выход колонки 4 электрод от pH-метра, затем открывают кран, соединенный с емкостью 5, заполненной регенерирующим раствором и крышкой с тройником 7. Далее открывают кран на выходе колонки 3. После того как pH-метр покажет, что на выходе колонки образовалась кислота (щелочь) регенерацию можно прекратить.
После процесса регенерации колонки 3 следует промыть дистиллированной водой.
Дополнительный выход в колонке позволяет проводить измерения водородного показателя pH-метром в проточном элюате. Это дает возможность более оперативно определять изменение водородного показателя элюата и уменьшить временные затраты на проведение промывки и регенерации ионитов.
Таким образом, предлагаемая установка позволяет сократить время на определение концентрации ионов в водных растворах электролитов, промывку колонок с ионитами, их регенерацию, уменьшить расход регенерирующих растворов и дистиллированной воды при промывке.