Кинетика набухания сшитых полимеров на основе полистирола (стр. 9 )

СCuCl2, M	k1∙10-5, м/с	k2∙10-2, c-1	k3∙10-5, м/с	max∆, 10-3	σ,∙10-5
0,2	1,5±0,1	3,1±0,1	0,14±0,02	1,04	5,02
0,6	2,3±0,1	3,0±0,2	0,25±0,03	0,98	4,74
1,0	2,8±0,2	3,1±0,1	0,31±0,02	1,03	4,51
2,0	3,6±0,1	3,1±0,1	0,40±0,02	1,34	3,87
2,5	3,9±0,1	3,1±0,2	0,49±0,03	1,22	4,28

Как и в предыдущей системе, коэффициенты k1 и k3∙d уменьшаются с увеличением количества сшивающего агента, а коэффициент k2, наоборот, с увеличением сшивки растёт.

Как и в растворе хлорида калия, в растворе хлорида меди k1 и k3∙d увеличиваются с ростом концентрации, а k2 от концентрации не зависит.

Рис. 29. Зависимость коэффициента k1 от концентрации.

Рис. 30. Зависимость коэффициента k1 от активности воды.

Рис. 31. Зависимость коэффициента k2 от концентрации.

Рис. 32. Зависимость коэффициента k3·d от концентрации.

Рис. 33. Зависимость коэффициента k3·d от активности воды.

Таким образом, проведенные эксперименты показали, что для медной формы ионитов КУ 2х4 и КУ 2х8 закономерности влияния концентрации внешнего раствора (или активности воды) на коэффициенты системы кинетических уравнений такие же, как и для калиевой формы. А именно, k1 линейно зависит от кубического корня из концентрации или (1-aw), k2=const, а k3 линейно зависит от квадратного корня из концентрации или (1-aw), то есть k1=∙C1/3 или k1=∙ (1-aw)1/3, а k3=∙С1/2 или k3=∙(1-aw)1/2, где k3=k3∙d. Полученные зависимости, а также найденные значения больших коэффициентов К1 и К3 приведены на рис. 34 – 37 и табл. 10.

Рис. 34. Зависимость коэффициента коэффициента k1 от кубического корня из концентрации.

Рис. 35. Зависимость коэффициента k1 от кубического корня из (1-aw).

Рис. 36. Зависимость коэффициента k3·d от квадратного корня из

концентрации.

Рис. 37. Зависимость коэффициента k3·d от квадратного корня из активности воды.

Таблица 10. Значения коэффициента K1 и К3, полученные для Cu-формы ионитов.

Ионит			k2
КУ 2х4	3,30	8,73	0,026	2,42	10,32
КУ 2х8	2,82	7,45	0,031	2,01	8,27

Если сравнить результаты, полученные для раствора хлорида калия, то можно сделать вывод о том, что природа противоиона влияет на коэффициенты системы уравнений, а функциональные зависимости прежние.

6.1.3  Влияние концентрации внешнего раствора и природы коиона на кинетику набухания катионитов КУ 2х8 и КУ 2х4 в растворах KNO3.

Для анализа влияния природы коиона на коэффициенты k1, k2 и k3, системы кинетических уравнений, исследовали кинетику набухания катионитов КУ 2х4 и КУ 2х8 в K-форме в растворах нитрата калия с концентрациями 1,09 М, 1,90 М и 2,72 М. Исследования проводили на гранулах, диаметром 0,64 – 0,70 мм.

Ниже представлены зависимости изменения относительного объёма гранул ионитов КУ 2х4 и КУ 2х8 в K-форме от концентрации раствора KNO3 и от времени.

Рис. 38. Кинетика набухания ионита КУ 2х4 в растворах KNO3

Рис. 39. Кинетика набухания ионита КУ 2х8 в растворах KNO3

Как видно из графиков, чем больше концентрация раствора, тем меньше значение равновесного относительного объёма. Это наблюдается для обоих катионитов. Если сравнивать КУ 2х8 и КУ 2х4 между собой, то можно увидеть, что значения равновесных относительных объёмов в растворе одной и той же концентрации больше для катионита с большим количеством сшивки. То есть чем больше % ДВБ в катионите, тем слабее он набухает.

Ниже приведены рассчитанные на основании экспериментальных результатов, коэффициенты k1, k2 и k3, системы кинетических уравнений для катионитов КУ 2х4 и КУ 2х8 в K-форме, а также зависимости коэффициентов от концентрации раствора (или активности воды).

Таблица 11. Влияние концентрации раствора на коэффициенты системы кинетических уравнений для ионита КУ 2х4

СKNO3,M	k1∙10-5, м/с	k2∙10-2, c-1	k3∙10-5, м/с	max∆,∙10-3	σ,∙10-5
1,09	3,0±0,1	1,5±0,1	0,27±0,03	1,02	3,17
1,90	3,0±0,1	1,5±0,2	0,34±0,02	1,16	4,21
2,72	2,9±0,2	1,5±0,1	0,44±0,03	1,06	3,75

Таблица 12. Влияние концентрации раствора на коэффициенты системы кинетических уравнений для ионита КУ 2х8

СKNO3,M	k1∙10-5, м/с	k2∙10-2, c-1	k3∙10-5, м/с	max∆, 10-3	σ,∙10-5
1,09	1,7±0,1	2,1±0,1	0,39±0,02	1,01	5,08
1,90	1,9±0,1	2,1±0,2	0,57±0,03	0,99	4,45
2,72	2,2±0,2	2,1±0,1	0,65±0,02	1,15	4,31

Как и в предыдущей системе, коэффициенты k1 и k3∙d уменьшаются с увеличением количества сшивающего агента, а коэффициент k2, наоборот, с увеличением сшивки растёт.

Как и в растворе хлорида калия, в растворе нитрата калия k1 и k3∙d увеличиваются с ростом концентрации, а k2 от концентрации не зависит.

Рис. 40. Зависимость коэффициента k1 от концентрации.

Рис. 41. Зависимость коэффициента k1 от активности воды.

Рис. 42. Зависимость коэффициента k2 от концентрации.

Рис. 43. Зависимость коэффициента k3·d от концентрации.

Рис. 44. Зависимость коэффициента k3·d от активности воды.

Таким образом, проведенные эксперименты показали, что для калиевой формы ионитов КУ 2х4 и КУ 2х8 в нитрате калия существуют такие же закономерности влияния концентрации внешнего раствора (или активности воды) на коэффициенты системы кинетических уравнений, как и для калиевой формы в хлориде калия. А именно, что k1 линейно зависит от кубического корня из концентрации или (1-aw), k2 = const, а k3 линейно зависит от квадратного корня из концентрации или (1-aw), то есть k1=∙C1/3 или k1=∙(1-aw)1/3, а k3 = ∙С1/2 или k3 = ∙(1-aw)1/2, где k3 = k3∙d. Полученные зависимости, а также найденные значения больших коэффициентов К1 и К3 приведены в рис. 45-48 и таблице 13.

Рис. 45. Зависимость коэффициента коэффициента k1 от кубического корня из концентрации.