Χρώμιο και η ερμηνεία της ρητίνης που περιέχει βανάδιο για την κατανόηση του ευρύτερου κοινού (2)

Η δομική σύνθεση των ρητινών ανταλλαγής ιόντων
Οι βιομηχανικές ρητίνες που περιέχουν βανάδιο είναι συνήθως μακροπορώδεις ισχυρές βασικές ρητίνες ανταλλαγής ανιόντων και η δομή τους αποτελείται από τρία μέρη:
Πολυμερές πλαίσιο: Βασισμένο στο συμπολυμερές στυρενίου-διβινυλοβενζενίου, έχει μεγάλη δομή δικτύου πόρων, παρέχοντας μηχανική αντοχή και χημική σταθερότητα.
2. Λειτουργικές ομάδες: Οι τεταρτηδικές ομάδες αμμωνίου στο πλαίσιο, συνήθως με τη μορφή R-N ((CH3) 3Cl,ανήκουν σε ισχυρές βασικές ομάδες ανταλλαγής ανιόντων και μπορούν να διατηρήσουν τη δραστηριότητά τους σε ευρύ φάσμα pH (1-14).
3. Ανταλλάξιμα ιόντα: Η ρητίνη ανταλλαγής ανιόντων χρησιμεύει ως λειτουργικός φορέας.Η ουσία αυτή μπορεί να υποστεί αναστρέψιμη και ισοδύναμη ανταλλαγή με τα ανιόντα βαναδίτη στο διάλυμαΑυτή είναι η βασική χημική βάση για την επίτευξη του διαχωρισμού και του εμπλουτισμού του βαναδίου.

Μηχανισμός προσρόφησης και ανταλλαγής
Σε διαλύματα που περιέχουν βανάδιο, το βανάδιο υπάρχει κυρίως με τη μορφή πενταουλεντικών οξονίων βανάδιου (όπως VO3−, HVO42−, V10O286−, κλπ.),και η ειδική μορφή εξαρτάται από την τιμή pH του διαλύματοςΌταν το διάλυμα ρέει μέσα από το στρώμα ρητίνης, οι τεταρτηδικές ομάδες αμμωνίου στην ρητίνη αιχμαλωτίζουν τα οξονίων βαναδίου μέσω ηλεκτροστατικής έλξης.ενώ απελευθερώνει ίση ποσότητα SO42− ή OH−Η διαδικασία αυτή είναι αναστρέψιμη αντίδραση και η εξίσωση αντίδρασης μπορεί να εκφραστεί απλά ως εξής:

Η αποτελεσματικότητα της προσρόφησης επηρεάζεται σημαντικά από την τιμή pH, τη θερμοκρασία, το ρυθμό ροής και την αρχική συγκέντρωση βανάδιου.0 και ροή προσρόφησης 1.5 φορές τον όγκο της ρητίνης ανά ώρα, ο ρυθμός απορρόφησης του βαναδίου μπορεί να υπερβαίνει το 97%· στο αλκαλικό εύρος (8,5 < pH < 10),Η επιλεκτική προσρόφηση μπορεί επίσης να επιτευχθεί εντός 30 - 60 λεπτών από την αντίδραση..
Ως παράδειγμα κοινών ρητινών που περιέχουν βανάδιο, η χημική τους δομή μπορεί να αναπαρασταθεί συνοπτικά ως εξής:
Πλαίσιο: Συπολυμερές στυρενίου-διβενυλοβενζενίου (μακροπορωτική δομή)
Λειτουργική ομάδα: Τεταρτηριακή ομάδα αμμωνίου
Η δομή αυτή προσδίδει στην ρητίνη τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
Μεγάλη δομή πόρων: παρέχει μεγαλύτερη ειδική επιφάνεια και περισσότερα σημεία αντίδρασης, διευκολύνοντας τη διάχυση και την ανταλλαγή ιόντων βαναδίου.
Τεταρτημερή ομάδα αμμωνίου: Ανήκει σε μια ισχυρή βασική ομάδα ανταλλαγής ανιόντων και διατηρεί εξαιρετικές επιδόσεις ανταλλαγής σε ευρύ φάσμα pH (1 - 14).
Συνδεδεμένο συμπολυμερές: εξασφαλίζει τη μηχανική αντοχή και τη χημική σταθερότητα της ρητίνης και αντέχει σε υψηλές θερμοκρασίες (η θερμοκρασία χρήσης μπορεί να φτάσει τους 80 °C)