vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2021-57-2-135-143vestich-643Research ArticleФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯPHYSICAL CHEMISTRYРавновесия ионного обмена кальция, магния и калия на протон на волокнистом карбоксильном ионитеEquilibrium of ion exchange of calcium, magnesium and potassium for proton on fibrous carboxylic ion exchangerСолдатовВ. С.SoldatovV. S.

Солдатов Владимир Сергеевич – академик, д-р хим. наук, профессор, гл. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск

Vladimir S. Soldatov – Academician, D. Sc. (Chemistry), Professor, Chief Researcher

13, Surganov Str., 220072, Minsk 

soldatov@ifoch.bas-net.byВонсовичН. В.VonsovichN. V.

Вонсович Наталья Васильевна – мл. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск

Natalya V. Vonsovich – Junior Researcher

13, Surganov Str., 220072, Minsk 

natasha_ya_vonsovich@tut.byКоршуноваТ. А.KorshunovaT. A.

Коршунова Татьяна Александровна – канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск

Tatyana A. Korshunova – Ph. D. (Chemistry), Senior Researcher

13, Surganov Str., 220072, Minsk 

2019Korshunova@gmail.comИнститут физико-органической химии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Physical Organic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus202103062021572135143Copyright © Солдатов В.С., Вонсович Н.В., Коршунова Т.А., 20212021Солдатов В.С., Вонсович Н.В., Коршунова Т.А.Soldatov V.S., Vonsovich N.V., Korshunova T.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/643

Методом потенциометрического титрования волокнистого аминокарбоксильного полиамфолита с преобладающим содержанием карбоксильных групп изучено равновесие катионного обмена ионов кальция, магния и калия на ион водорода. В связи с низкой растворимостью гидроксидов кальция и магния в этих случаях титрование проводилось Са(ОН)2 и Mg(ОН)2, образующихся в растворе, контактирующим с Н-формой ионита, при добавлении в нее возрастающих порций твердых СaO и МgО. Это позволило получить кривые титрования в широком интервале рН и концентраций хлоридов кальция и магния (0–0,1 экв/л). Получены зависимости набухания ионитов от их степени нейтрализации основаниями изученных катионов. Рассчитаны коэффициенты равновесия обмена. Установлено, что набухание ионита сравнительно мало зависит от степени замещения водорода металлическим ионом ионной формы. Ионит имеет более высокое сродство к иону кальция, чем магния.

By the method of potentiometric titration of a fibrous aminocarboxylic polyampholyte with a predominant content of carboxyl groups, the equilibrium of the cation exchange of calcium, magnesium, and potassium ions for a hydrogen ion was studied. Due to the low solubility of calcium and magnesium hydroxides in these cases, titration was carried out by Ca(OH)2 and Mg(OH)2, which are formed in solution upon contact with the H-form of the ion exchanger оf increasing portions of solid CaO and MgO. This made it possible to obtain titration curves in a wide range of pH and calcium and magnesium chlorides concentration (0–0.1 eq./L). The dependences of the swelling of ion exchangers on the neutralization degree with the bases of the studied cations are obtained. The coefficients of ion-exchange equilibria are calculated. It was found that the swelling of the ion exchanger is relatively little dependent on its ionic form. The ion exchanger has a higher affinity for calcium than magnesium ion.

волокнистый карбоксильный ионитпотенциометрическое титрованиетвердые титрантыионный обмен кальция и магнияfibrous carboxyl ion exchangerpotentiometric titrationsolid titrantsion exchange of calcium and magnesiumReferencesЗверев, М. П. Хемосорбционные волокна / М. П. Зверев. – М.: Химия, 1981. – 191 с.Zverev M. P. Chemisorption fibers. Moscow, Khimiya Publ., 1981. 191 p. (in Russian).Вольф, Л. А. Волокна с особыми свойствами / Л. А. Вольф, Л. В. Емец, Ю. А. Костров. – М.: Химия, 1980. – 240 с.Volf L. A., Emets L. V., Kostrov Yu. A. Fibers with special properties. Moscow, Khimiya Publ., 1980. 240 p. (in Russian).Egava, H. Preparation of carboxylic acid type cation exchange fibers / H. Egava // J. Chem. Soc. Japan. – 1965. – Vol. 68, N 7. – P. 1304–1306. https://doi.org/10.1246/nikkashi1898.68.7_1304Egava H. Preparation of carboxylic acid type cation exchange fibers. Journal of the Society of Chemical Industry, Japan, 1965, vol. 68, no. 7, pp. 1304–1306.https://doi.org/10.1246/nikkashi1898.68.7_1304Kosandrovich, E. G. Fibrous ion exchangers / E. G. Kosandrovich, V.S. Soldatov // Ion exchange technology I: theory and materials / ed. by Inamuddin [et al.]. – London, 2012. – P. 299–371. https://doi.org/10.1007/978-94-007-1700-8_9Kosandrovich E. G., Soldatov V. S. Fibrous ion exchangers. Ion exchange technology I: theory and materials. London, GB, 2012, pp. 299–371. https://doi.org/10.1007/978-94-007-1700-8_9Новые волокнистые сорбенты медицинского назначения / И. Н. Ермоленко [и др.]. – Минск: Наука и техника, 1978. – 215 с.Ermolenko I. N., Buglov E. D., Liubliner S. I. New fibrous sorbents for medical applications. Minsk, Nauka I Tehnika Publ., 1978. 215p. (in Russian).New materials and technologies for environmental engineering. Part I.Syntheses and structure of ion exchange fibers / V. Soldatov [et al.]. – Lublin:Monografie Polska Akademia Nauk, 2004. – 127 p.Soldatov V., Pawlowski L., Shunkevich A., Wasag H. New materials and technologies for environmental engineering. Part I.Syntheses and structure of ion exchange fibers. Lublin, Monografie Polska Akademia Nauk, 2004. 127 p.Солдатов, В. С. Ионитные почвы / В. С. Солдатов, Н. Г. Перышкина, Р. П. Хорошко. – Минск: Наука и техника, 1978. – 270 с.Soldatov V., Piorishkina N. G., Horoshko R. P. Ion Exchange Soils. Minsk, Nauka i Tehnika Publ., 1978. 270 p. (in Russian).Chemically active textile materials as efficient means for water purification / V. S. Soldatov [et al.] // Desalination. – 1999. – Vol. 124. – P. 181–192. https://doi.org/10.1016/s0011-9164(99)00103-4Soldatov V. S., Shunkevich A. A., Elinson I. S., Johann J, Iraushek H. Chemically active textile materials as efficient means for water purification. Desalination, 1999, vol. 124, pp. 181–192. https://doi.org/10.1016/s0011-9164(99)00103-4Greenleaf, J. E. Environmentally benign hardness removal using ion exchange fibers and snowmelt /J. E. Greenleaf, A. K. Sengupta // Environ. Sci. Technol. – 2006. – Vol. 40, N 1. – P. 370–376. https://doi.org/10.1021/es051702xGreenleaf J. E., Sengupta A. K. Environmentally benign hardness removal using ion exchange fibers and snowmelt. Environmental Science & Technology, 2006, vol. 40, no. 1, pp. 370–376. https://doi.org/10.1021/es051702xОрловская, Л. А Сорбционное концентрирование ионов тяжелых металлов при анализе природных и сточных вод / Л. А. Орловская // Здоровье и окружающая среда. – 2006. – № 7. – С. 328–330.Orlovskaya L. А. Sorption concentration of the heavy metal ions in analysis of natural and waste waters. Zdorov’e i okruzhayushchaya sreda [Health and Environment], 2006, no. 7, pp. 328–330 (in Russian).Шатаева, Л. К. Карбоксильные иониты в биологии / Л. К. Шатаева, Н. Н. Кузнецова, Г. Э. Елькин. – Ленинград: Наука, 1979. – 280 с.Shataeva L. K., Kuznetsova N. N., Elkin G. E. Carboxylic Ion Exchangers in biology. Leningrad, Nauka Publ., 1979. 280 p. (in Russian).Либинсон, Г. С. Физико-химические свойства карбоксильных катионитов / Г. С. Либинсон. – М.: Наука, 1969. – 140 с.Libinson G. S. Physical Chemical Properties of Carboxylic Ion Exchangers. Moscow, Nauka Publ.,1969. 140 p. (in Russian).Muraviev, D. Separation and concentration of calcium and magnesium from sea water by carboxylic resins with temperature-induced selectivity / D. Muraviev, Y. Noguerol, M. Valiente // React. Polymers. – 1996. – Vol. 28, N 2. – P. 111–126. https://doi.org/10.1016/1381-5148(95)00046-1Muraviev D., Noguerol Y., Valiente M. Separation and concentration of calcium and magnesium from sea water by carboxylic resins with temperature-induced selectivity. Reactive and Functional. Polymers. 1996, vol. 28, no. 2, pp. 111–126. https://doi.org/10.1016/1381-5148(95)00046-1Ranjih, H. Production of calcium – reduced milks using ion exchange / H. Ranjih, M. J. Lewis, D. Maw // J. Daivy Res. – 1999. – Vol. 66, N 1. – P. 139–144. https://doi.org/10.1017/s0022029998003276Ranjih H., Lewis M. J., Maw D. Production of calcium – reduced milks using ion exchange. Journal of Dairy Research, 1999, vol. 66, no. 1, pp. 139–144. https://doi.org/10.1017/s0022029998003276Soldatov, V. S. Potentiometric titration of ion exchangers // Reactive and Functional Polymers. – 1988. – Vol. 38, N 2–3. – P. 73–112. https://doi.org/10.1016/s1381-5148(98)00018-2Soldatov V. S. Potentiometric titration of ion exchangers. Reactive and Functional Polymers. 1988, vol. 38, pp. 73– 112. https://doi.org/10.1016/s1381-5148(98)00018-2Шахно, Д. В. Получение ионитных почв на основе слабодиссоциирующих волокнистых ионитов / Д. В. Шахно, В. С. Солдатов // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2018. – № 3. – С. 263–273. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2018-54-3-263-273Shahno D. V, Soldatov V. S. Preparation of ion exchange soils based on weak dissociating fibrous ion exchangers. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical Series, 2018, no. 3, pp. 263–273 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8331-2018-54-3-263-273Состояние ионов и молекул воды в водно-солевых растворах полиакриламида и сополимера «акриламид-Na/K соль акриловой кислоты» / В. С. Солдатов [и др.]. // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2019. – Т. 63, № 6. – С. 695–703. https://doi.org/10.29235/1561-8323-2019-63-6-695-703Soldatov V. S., Davlyud D. N., Bezyazychnaya T. V., Vorobieva E. V., Kosandrovich E. G., Vorobiev P. D. State of ions and water molecules in the water salt solutions of polyacrylamide and co-polymer of “acrylamide-acrylic acid Na /K salt”. Doklady Natsional’noy akademii nauk Belarusi = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus. 2019, vol. 63, no. 6, pp. 695–703 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8323-2019-63-6-695-703

The authors declare that there are no conflicts of interest present.