главная > справочник > химическая энциклопедия:

Иониты

Иониты (ионообменники, ионообменные сорбенты), полимерные вещества и материалы, содержащие ионогенные и (или) комплексообразующие группы, способные к обмену ионов при контакте с растворами электролитов. Большинство ионитов - твердые нерастворимые полиэлектролиты аморфной или кристаллич. структуры. Ионогенные группы закреплены на мол. каркасе (матрице) и диссоциируют, давая полиионы (фиксир. ионы) и подвижные противоионы, компенсирующие заряды полиионов. Напр. (для одной ионогенной группы):

По знаку противоиона различают соотв. катиониты (поликислоты), аниониты (полиоснования) и полиамфолиты (амфотерные иониты, способные осуществлять как катионный, так и анионный обмен), по степени диссоциации ионогенных групп - слабо-, средне- и сильнокислотные (соотв. основные) катиониты (аниониты). При ионном обмене противоионы стехиометрически обмениваются на ионы электролита того же знака. Однако обменный процесс может сопровождаться побочными реакциями и адсорбцией молекул электролита (без расщепления на ионы). По хим. природе матрицы иониты делят на орг., неорг. и минерально-орг., по происхождению - на природные и синтетические. Самый многочисл. класс - орг. иониты, из которых наиб. практич. применение получили синтетич. иониты благодаря сочетанию высоких эксплуатационно-техн. характеристик с разнообразием способов получения и физ.-хим. свойств (см. Ионообменные смолы). К орг. ионитам относятся также химически активированные угли, древесина. торф. целлюлоза. Неорг. иониты имеют матрицу, состоящую из атомов элемента, связанных оксидными, фосфатными, цианидными фрагментами. Из неорг. ионитов наиб. значение имеют алюмосиликаты (пермутиты, мол. сита), в кристаллич. решетке которых имеются сравнительно большие пустоты. Чаще всего такие иониты применяют для необратимого поглощения ионов; их недостаток - низкая устойчивость в кислой среде. Высокой селективностью обладают иониты на основе гидратир. оксидов или гидроксидов некоторых элементов IV-VI гр. периодич. системы, например SnO₂.nН₂О селективно сорбирует ионы Li⁺ и F^-, Sb₂О₅.nН₂О - ионы Na⁺. Фосфат Zr обладает свойством селективно сорбировать ионы Рb²⁺, Sr²⁺, Cs⁺, Ba²⁺; его применяют для удаления ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs из радиоактивных вод. Минерально-орг. иониты состоят из орг. ионитов на минер. носителе или из неорг. ионита, диспергированного в полимерном связующем. Сочетают полезные свойства обоих видов ионитов Выпускают иониты в виде гранул, порошков. волокон, нитей, нетканых ионообменных материалов, тканей, мембран ионообменных. р-ров ионообменных полимеров (водорастворимые иониты) и др. Характеризуют иониты спец. параметрами, количественно описывающими способность к обмену и селективность при обмене в многокомпонентном растворе. Важнейшей количеств. характеристикой иониты является обменная емкость - суммарное кол-во противоионов, приходящихся на единицу массы или объема иониты, в мг-экв/г(мл) или ммоль/г(мл). В зависимости от условий определения различают статич. и динамич. емкость. Коэф. распределения Р характеризует способность иониты концентрировать извлекаемый компонент А; Р - отношение концентрации этого компонента в иониты к его равновесному содержанию в растворе (c_А): . Для характеристики сродства (избирательности) ионитов к определенному иону или компоненту раствора используют предельный коэф. распределения Р_: при c_А : 0. См. также Ионный обмен. Избирательность зависит от структуры иониты, хим. строения ионогенных групп и от того, в какой форме извлекаемый ион находится в растворе (напр., от степени его гидратации. размера, степени сольватации ионогенными и функц. группами). Макс. сольватация сорбируемого иона в фазе ионита обеспечивает высокое сродство ионитов к этому иону. При сорбции крупных и сильно гидратир. ионов избирательность может определяться кол-вом и размером пор ионита, которые для синтетич. орг. иониты зависят от типа и кол-ва сшивающего агента и инертного растворителя, использованных при синтезе (см., например, Макропористые ионообменные смолы). Устойчивость иониты к мех., термич. и радиац. воздействиям определяют как потерю основных физ.-хим. свойств (в % или долях) по отношению к исходным, осмотич. стабильность - по кол-ву (в %) нерастрескавшихся гранул ионита после многократного воздействия на них циклов кислота - вода -щелочь (т.е. перехода из Н⁺-формы в форму М⁺ ). Применяют иониты для водоподготовки, выделения и концентрирования ценных и рассеянных элементов в гидрометаллургии, а также веществ из многокомпонентного орг. и биоорг. сырья, для очистки сточных вод и газовых выбросов от токсичных веществ, в произ-ве особо чистых веществ, для аналитич. и препаративных разделений биологически активных веществ, белков, вирусов, ДНК и РНК, в качестве носителей для гетерог. катализаторов хим. процессов. Тромборезистентные иониты (гемосорбенты) используют для очистки крови, лимфы, ликвора от токсичных веществ. Лит.: Гельферих Ф., Иониты, пер. с нем., М., 1962; Энциклопедия полимеров, М., т. 1-3, 1972-77; Иониты в цветной металлургии, М., 1975; Иониты в химической технологии, Л., 1982; Аширов А. А., Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов, Л., 1983. См. также лит. при ст. Ионообменные смолы. © Ю. А. Лейкин.