Фиксированная ионогенная группа
Cтраница 1
Фиксированная ионогенная группа является главным химическим признаком любого типа ионообменника. Матрица с фиксированными на ней хелатообразующими группами представляет интерес в первую очередь с точки зрения ее физических свойств. Однако во многих случаях ионообмена используют взаимодействие между высокомолекулярной матрицей смолы и фиксированной ионогенной группой, приводящее к успешному разделению смесей веществ. Следовательно, и химические свойства матрицы могут играть существенную роль в хроматографическом разделении, поэтому их нельзя игнорировать при теоретическом рассмотрении. Объяснение того или иного процесса обмена облегчается, если фиксированные группы вместе с матрицей считать ( в соответствии с химической природой материала ионообменника) химически целым, обладающим прежде всего химическими и физическими свойствами низкомолекулярного соединения, аналогичного по своей структуре обменнику. [1]
Селективность ионитовых мембран обусловлена наличием в них фиксированных ионогенных групп, электрическое поле которых препятствует прохождению через мембрану ионов с зарядом того же знака, что и заряд иона, фиксированного в полимерной матрице мембраны. Ионитовые мембраны изготовляются из ионообменных смол - ионитов, представляющих собой нерастворимые в воде органические высокомолекулярные кислоты ( катиониты) или основания ( аниониты), активные группы которых способны к ионному обмену в растворах. Чел-больше в единице объема или массы ионита содержится фиксированных активных групп, тем больше обменная способност. Поэтому, чем вы ше удельная обменная способность материала ионитовой мем браны, тем выше ее селективность. [2]
Твердая мембрана состоит из активного вещества с фиксированными ионогенными группами, содержащими ионообменные узлы или центры, в которых расположены ионы. [3]
Начальная стадия водопоглощения состоит в последовательной гидратации противоионов и фиксированных ионогенных групп. Жесткая структура ионитов способствует этому процессу, в соответствии с чем более резко выражено на этих стадиях набухание сильносшитых ионитов. При дальнейшем повышении упругости пара воды происходит растяжение полимерной сетки, в связи с чем для макросетчатых ионитов с большой осмотической или структурной устойчивостью область пересечения изотерм сорбции воды смещается к большим значениям упругости пара. Эту воду обычно называют свободной водой. Для гетеро-сетчатых и макропористых ионитов относительное количество свободной воды велико. [4]
Селективность ионитовых мембран-способность пропускать ионы с зарядом одного знака - обусловлена наличием в них фиксированных ионогенных групп, электрическое поле которых препятствует прохождению через мембрану ионов с зарядом того же знака, что и заряд фиксированного в полимерной матрице мембраны иона. [5]
Очень важным свойством ионообменных мембран является склонность к набуханию, которая связана с гидратацией фиксированных ионогенных групп и противоионов. Чем больше обменная емкость и способность к гидратации ионов всех видов, тем больше набухание мембран. [6]
Для исследования проницаемости сетчатых полиэлектролитов ло отношению к различным противоионам, а также к нейтральным молекулам используют как анализ возможности предельного связывания фиксированных ионогенных групп или заполнения пустот и каналов противоионами и молекулами различной молекулярной массы, так и кинетический метод определения скорости проникновения ионов и молекул в зерна сорбентов. В соответствии с этим удобно пользоваться терминами равновесная и кинетическая проницаемость ионитов. При этом следует иметь в виду, что обе характеристики являются переменными величинами. [7]
Степень набухаемости ионитов зависит от вида введенных; в ионит противоионов и, как правило, уменьшается при увеличении прочности связи между фиксированными ионогенными группами и противоионами. В связи с этим сильнокислотные катиониты и сильноосновные аниониты имеют наибольшую, степень набухания соответственно в водородной и гидроксиль-ной формах, а слабокислотные и слабоосновные иониты - в солевых формах. Способность сухих ионитов жадно поглощать воду при набухании так велика, что они могут применяться для обезвоживания полярных и неполярных жидкостей. Вопрос о природе воды, содержащейся в гранулах ионитов, вызывает большой интерес исследователей, но еще не изучен; в достаточной степени. Принято считать, что эта вода делится. [8]
Степень набухаемости ионитов зависит от вида введенных: в ионит противоионов и, как правило, уменьшается при увеличении прочности связи между фиксированными ионогенными группами и противоиовами. В связи с этим сильнокислотные / катиониты и сильноосновные аниониты имеют наибольшую, степень набухания соответственно в водородной и гидроксиль-ной формах, а слабокислотные и слабоосновн. Способность сухих ионитов жадно погло - - щать воду при набухании так велика, что они могут применяться для обезвоживания полярных и неполярных жидкостей. [9]
В связи с ограничением выбора систем, для которых приведенный выше анализ может быть использован, рассматривать сорбированный ион ( противоион) в гидратированном или дегидратированном состоянии в ионите в качестве компонента нецелесообразно прежде всего потому, что противоион может различным образом взаимодействовать с фиксированной ионогенной группой - фиксированным ионом. Обычно трудно различить состояние полной ионизации для системы фиксированный ион-противоион от состояния ионной пары и даже от случая слабой ионизации. В частности, это относится к ионам органических веществ, которые и в растворе с другими органическими ионами дают слабо диссоциированные соединения. Более того, для органических ионов, как будет показано дальше, свойственно сложное, полифункциональное взаимодействие с ионитом, включающее, помимо ион-ионного, систему слабых взаимодействий, часто гидрофобного взаимодействия. [10]
 |
LL Схема электролизера для получения хлора и щелочи с ионообменной мембраной. [11] |
Перенос тока в мембране осуществляется не закрепленными в матрице ионами - противоионными. Усиление связи противоионов с фиксированными ионогенными группами снижает число переносящих ток ионов и, как следствие, электропроводность. Именно поэтому электропроводность мембран снижается с увеличением заряда противоиона. [12]
Интерес представляют также опыты по применению избирательных мембран для фильтрации солей из водных растворов. В избирательных мембранах в стенках пор содержится большое количество фиксированных ионогенных групп с соответствующими компенсирующими ионами; таким образом, избирательные мембраны являются, по существу, ионообменными мембранами. При достаточно узких порах ионы электролитов, имеющие одинаковый знак с фиксированными зарядами мембраны, вследствие электростатического отталкивания не смогут пройти через поры, поэтому, ввиду необходимости сохранения электронейтральности, задержатся и сопутствующие противоположно заряженные ионы электролитов, если не считать небольшой части их, которая сможет проникнуть в мембрану в процессе ионного обмена. По окончании обмена компенсирующих ионов в мембране основное количество электролита задерживается мембраной. [13]
Большой интерес представляют также опыты по применению избирательных мембран для фильтрации солей из растворов. В избирательных мембранах в стенках пор содержится большое количество фиксированных ионогенных групп с соответствующими компенсирующими ионами; таким образом, избирательные мембраны являются по существу ионообменными. [14]
Интерес представляют также опыты по применению избирательных мембран для фильтрации солей из растворов. В избирательных мембранах в стенках пор содержится большое количество фиксированных ионогенных групп с соответствующими компенсирующими ионами; таким образом, избирательные мембраны являются, по существу, ионообменными мембранами. При достаточно узких порах ионы электролитов, имеющие одинаковый знак с фиксированными зарядами мембраны, вследствие электростатического отталкивания, не смогут пройти через поры, поэтому, ввиду необходимости сохранения электронейтральности, задержатся и сопутствующие противоположно заряженные ионы электролитов, если не считать небольшой части их, которая сможет проникнуть в мембрану в процессе ионного обмена. [15]
Страницы: 1 2