Синтетические ионообменные смолы
Cтраница 2
Синтетические ионообменные смолы имеют гелеобразное строение. К определенным звеньям углеводородного каркаса привиты функциональные группы, обладающие способностью обменивать ионы. Чтобы такие группы были ионообменными, они должны обладать способностью диссоциировать на ионы. Группы, закрепленные в матрице смолы и несущие заряд, называются фиксированными ионами. Ионы, не закрепленные в матрице и нейтрализующие заряд фиксированных ионов, называются противоионами. [16]
Синтетические ионообменные смолы являются гелями полиэлектролитов, способными к ограниченному набуханию. [17]
Синтетические ионообменные смолы представляют собой нерастворимые в воде высокомолекулярные органические соединения сетчатого строения, несущие большое количество ионоген-ных функциональных групп. В сильнокислотных катионитах такими группами являются - 5ОзН, в слабоосновных смолах - СООН и фенольные гидроксилы. При ионизации этих групп ионы водорода - противоионы могут быть вытеснены в раствор эквивалентным количеством любых других катионов, находящихся в растворе. Функциональными группами слабоосновных анио-нообменных смол являются преимущественно первичные аминогруппы, которые ионизируются с образованием противоионов ОН -, вытесняемых из смолы любыми другими анионами в эквивалентном количестве. [18]
Синтетические ионообменные смолы, или попиты. Способность некоторых веществ ( почв и глин) поглощать из растворов определенные соли и основания была известна еще в начале XIX столетия. Позднее было установлено, что это поглощение представляет собой ионный обмен. В 30 - х годах нашего столетия найдено, что гораздо большей ионообменной способностью по сравнению с неорганическими веществами обладают сорбенты органического происхождения, получаемые из бурых углей. [19]
 |
Схематическое изображение структуры синтетической ионообменной смолы. [20] |
Синтетические ионообменные смолы представляют собой искусственно полученные органические высокомолекулярные соединения, ограниченно набухающие в водных ipacTBO - рах электролитов, а также в полярных растворителях и обладающие ионообменными свойствами. [21]
Синтетические ионообменные смолы представляют собой типичные гели. Их каркас, так называемая матрица, состоит из неправильной высокополимерной пространственной сетки углеводородных цепочек, В матрице закреплены группы, несущие заряд, так называемые фиксированные ионы. [22]
Наибольшее применение нашли синтетические ионообменные смолы, превосходящие по своей активности и химической стойкости сульфоугли и алюмосиликаты. Химическая активность этих смол обусловлена наличием в их скелете функциональных групп, способных вступать в химические реакции с другими веществами. Смолы для ионного обмена можно рассматривать как особой группы электролиты, один из ионов которых вследствие большого молекулярного веса обладает малой подвижностью и нерастворимостью в отличие от остальных, весьма подвижных ионов. [23]
Таким образом, синтетические ионообменные смолы являются гелями полиэлектролитов, способными к набуханию. Однако их набухаемость ограничена благодаря наличию в полимерной молекуле поперечных связей. [24]
В качестве ионитов используют синтетические ионообменные смолы или минеральные вещества - алюмосиликаты, гидрат окиси алюминия, фосфат циркония и др. Смолы состоят из пространственной сетки ( матрицы) углеводородных цепей с активными ( ионо-генными) группами, придающими полимеру гидрофильнос ть. Цепочки макромолекул сшиты в пространственную сетку, и растворитель вызывает набухание ионообменной смолы, зависящее от структуры полимера, типа и концентрации активных групп и состава раствора. При набухании активные группы диссоциируют на подвижные противоионы и фиксированные ( связанные с матрицей) непод 1жные ионы. [25]
По своей химической природе синтетические ионообменные смолы делятся на катиониты, аниониты и амфолиты. [26]
Для целей очистки используют синтетические ионообменные смолы различных марок, очистку ведут в аппаратах периодического и непрерывного действия. Аппараты периодического действия загружают слоем ионообменной смолы высотой 1 5 - 2 5 м, и процесс очистки состоит из чередующихся между собой стадий сорбции, регенерации и промывки от регенерирующего реагента, подобно тому, как это происходит в регенеративных адсорберах ( с. В аппаратах непрерывного действия ионообменная смола движется по замкнутому контуру, последовательно проходя стадии сорбции, регенерации и промывки. [27]
Большой интерес, который вызвали синтетические ионообменные смолы в свое время, обусловлен, пожалуй, не столько их высокой производительностью и устойчивостью по сравнению с ионообменниками на силикатной основе, сколько тем, что благодаря этому значительно расширились наши представления об ионообменных процессах. Возможности модификации таких смол наряду с многообразием применения были поразительны, и ознакомление с путями синтеза ионооб-менников из матрицы и веществ с функциональными группами со всей полнотой раскрыло новые пути систематического варьирования свойств ионообменников. Селективность их действия, известная уже по природным цеолитам и наблюдавшаяся для большого числа адсорбентов, стала отныне доступной для экспериментальных исследований. Многие ученые и практики всех стран пытались повысить селективность ионитов для использования их в технике. Вскоре из общего числа ионообменных адсорбентов в качестве особо интересных и эффективных в этом отношении выделились синтетические ионообменные смолы, способные к хелатообразованию; к ним относятся доступные в настоящий момент хелоновые смолы, успевшие завоевать себе признание как в научных исследованиях, так и при промышленном использовании. [28]
Практическое применение в аналитической химии получили синтетические ионообменные смолы; они представляют собой высокополимерные соединения с сетчатой или трехмерной структурой строения. [29]
Благодаря развитию химии высокомолекулярных соединений получены синтетические ионообменные смолы. По структуре и химическому составу они близки к пластическим массам и получаются конденсацией и полимеризацией. Но в отличие от неактивных пластмасс им придают активный характер, для чего вводят группы, способные к обмену ионов, например: сульфо-группу ( - SOsH), метиленсульфоксильную группу ( - СН2 - SO3H), карбоксильную ( - СООН), фенольную ( - ОН), группу вторичных, третичных или четвертичных аммониевых оснований. Смолы эти обладают высокодисперсной, гетерокапилляр-ной структурой, придающей им чрезвычайно большую внутреннюю поверхность, образованную капиллярами или ультрапорами различного диаметра. Поры и капилляры пронизывают смолы, чем достигается обмен ионов по всему объему гелеоб-разной структуры, а не только на поверхности. Ионообменные смолы являются высокополимерами с плотными поперечными связями, содержащими полярные ионы, отрицательный заряд которых нейтрализован катионами. Эти смолы ( катиониты) можно рассматривать как нерастворимые электролиты, состоящие из чрезвычайно большого недиффундирующего аниона и простого, способного к диффузии, катиона. [30]
Страницы: 1 2 3 4