Аквастандарт
 

История ионного обмена. Начало

История ионного обмена. Начало

Самым первым упоминанием о применении ионного обмена, вероятно, было "чудо" превращения солёной воды источника Мара в питьевую (около 3000 лет до н. э.) при соприкосновении с древесиной. Современный специалист объяснит "чудо" языком химических реакций довольно прозаично: "…часть целлюлозы древесины, очевидно, была окислена до карбоксильных групп, "горькая" соль (сернокислый магний) удалялась, возможно, с помощью ионообменной реакции, за которой следовала нейтрализация получающейся серной кислоты известняком (карбонатом кальция)…".

Документально подтверждённое открытие процесса ионного обмена в современном понимании является сообщение о работе английского агрохимика Томпсона (1850 г.), который нашел, что при пропускании раствора сульфата аммония через слой почвы все ионы аммония или часть их из раствора удалялись, замещаясь при этом ионами кальция в эквивалентном количестве. Учёный назвал открытое им явление "основным обменом" или "обменом основаниями". Определение достаточно точное, если вспомнить, что ионная концепция Сванте Аррениуса была опубликована только через 37 лет спустя.

В том же 1850 году появился подробный доклад под названием "О способности почв поглощать удобрения". Автор - Уэй, тоже англичанин, в одном из своих экспериментов пропускал раствор сульфата аммония через колонку с почвой высотой 16,72 см. Уэй писал: "При фильтровании трех унций жидкости не было обнаружено даже следов солей аммония в фильтрате; серную кислоту, которая присутствовала в самых первых порциях, нейтрализовали известью. При этом жидкость так сильно насыщалась сульфатом кальция, что после нескольких минут из нее осаждалась соль". После описания подобных экспериментов с другими солями он делает заключение: "Таким образом было доказано, что основные соли аммония, калия, магния и натрия действительно поглощаются почвой".

Исследования Уэя дали также ключ к выявлению компонентов почвы, обладающими способностью к ионному обмену. Он констатировал, что почва состоит главным образом из песка, глины и веществ растительного происхождения. Эксперименты с чистым песком убедили его в том, что песок не обладает ионообменными свойствами. Эксперименты с предварительно обожженной в лабораторной печи почвой, показали, что ионообменная емкость значительно меньше, но учёный не мог решить, является ли уменьшение обменная емкости результатом обжига глины, или остаточная обменная емкость определяется органическими веществами почвы. Окислив органические вещества почвы путем многократного выпаривания с концентрированной азотной кислотой и испытав продукт на способность к обмену, выяснил, что обменная ёмкость ниже, чем у необработанной почвы, но значительно выше, у обожженной почвы. Таким образом, Уэй пришел к выводу, что ионобменную способность определяет некоторая составная часть в глине.

Спустя два года Уэй опубликовал исследования о природе ионообменных составляющих почвы. Он определил способность к обмену тонко размолотых альбита, полевого шпата и впервые приготовил искусственный ионообменный материал на основе алюмосиликата натрия, смешав растворы алюмината и силиката натрия. Алюмосиликаты натрия, калия и кальция поглощали ион аммония из его раствора. Это позволило сделать вывод, что способная к ионному обмену составная часть почв - двойной силикат алюминия с натрием, калием или кальцием.

Уэй полагал при этом, что "основания" замещают друг друга в двойном силикате в следующем порядке: натрий-калий-кальций-магний-аммоний (последний наиболее прочно связан) независимо от их относительной концентрации. Позже Лемберг доказал, что реакции ионного обмена обратимы на примере реакций, происходящих как в минералах, находящихся в контакте с расплавом соли, так и с концентрированными растворами соли – на примере с глауконитом.

И хотя сегодня глауконит учёные относят к классу слюд, многие по старой памяти называют его цеолитом из-за широкой практики его применения для умягчения воды вплоть до конца 40-х годов ХХ века.

© Аквастандарт
    Карта сайта

Разработка сайта
Студия дизайна «WebGallery»