The concept of gel diffusion in the kinetics of swelling and shrinking of a polystyrene sulfonic acid ion exchanger in the K+ form - Гавлина , Ольга Тихоновна; Каргов, Сергей Игоревич; Иванов , Владимир Александрович (Сорбционные и хроматографические процессы, 2022)
Исследована кинетика набухания (сжатия) полистирольных смол сульфокислотного типа. Зерно ионита в форме иона K+, равновесное с 0.1; 0.5; 1,0 или 2 М раствором KCl, переносили в воду и непрерывно измеряли диаметр. В обратных опытах зерно, пришедшее в равновесие с водой, переносили в раствор KCl и изучали кинетику сжатия зерна. Результаты экспериментов обрабатывали с использованием теории «диффузии геля», параметром которой является так называемый коэффициент диффузии геля, аналогичны коэффициенту молекулярной диффузии. В отличие от ранее публиковавшихся работ, в которых в соответствующем математическом выражении учитывали лишь один член ряда, учитывали первые десять членов ряда. Оказалось, что необходимо учитывать не только первый член ряда (как это делалось в ранее публиковавшихся работах), но и второй член ряда. Оказалось также, что в экспериментах с набуханием гранулы значения коэффициента диффузии геля совершенно логично несколько возрастают (например, в экспериментах с 1 М KCl от 2.1·10−6 до 3.2·10−6 см2/c) и, напротив, несколько снижаются в обратных экспериментах. Показано, что средние значения коэффициентов диффузии геля позволяют достаточно адекватно описать основную часть кинетической кривой. Концепция диффузии геля позволяет сравнивать кинетику набухания различных полиэлектролитных гелей с точки зрения значений коэффициента диффузии, независимо от формы частиц, систематизировать данные для различных материалов и сравнивать их свойства с молекулярной диффузией других веществ. Оказалось также, что на самых конечных участках (5-10%) кинетических кривых наблюдается резкое снижение значения коэффициента диффузии как в экспериментах с набуханием, так и при сжатии зерен. Это указывает на то, что на завершающих стадиях происходит резкое замедление процесса из-за изменения его механизма на недиффузионный.