ИОНИТЫ (ионообменники, ионообменные сорбенты), полимерные в-ва и материалы, содержащие ионогенные и (или) комплексообразующие группы, способные к обмену ионов при контакте с р-рами 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 р-циями и адсорбцией молекул электролита (без расщепления на ионы). По хим. природе матрицы ионитов делят на орг., неорг. и минерально-орг., по происхождению - на природные и синтетические. Самый многочисл. класс - орг. иониты, из к-рых наиб. практич. применение получили синтетич. иониты благодаря сочетанию высоких эксплуатационно-техн. характеристик с разнообразием способов получения и физ.-хим. св-в (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 к-рых имеются сравнительно большие пустоты. Чаще всего такие иониты применяют для необратимого поглощения ионов; их недостаток - низкая устойчивость в кислой среде. Высокой селективностью обладают И, на основе гидратир. оксидов или гидроксидов нек-рых элементов IV-VI гр. периодич. системы, напр. SnO2.nН2О селективно сорбирует ионы Li+ и F-, Sb2О5.nН2О - ионы Na+. Фосфат Zr обладает св-вом 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 св-ва 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 р-ре. Важнейшей количеств. характеристикой ионитов является обменная емкость - суммарное кол-во противоионов, приходящихся на единицу массы или объема ионита, в мг-экв/г(мл) или ммоль/г(мл). В зависимости от условий определения различают статич. и динамич. емкость. Коэф. распределения Р характеризует способность ионита концентрировать извлекаемый компонент А; Р - отношение концентрации этого компонента в ионите
к его равновесному содержанию в р-ре (cА): 
. Для характеристики сродства (избирательности) ионитов к определенному иону или компоненту р-ра используют предельный коэф. распределения Р: при cА : 0. См. также Ионный обмен. Избирательность зависит от структуры ионитов, хим. строения ионогенных групп и от того, в какой форме извлекаемый ион находится в р-ре (напр., от степени его гидратации, размера, степени сольватации ионогенными и функц. группами). Макс. сольватация сорбируемого иона в фазе ионита обеспечивает высокое сродство ионита к этому иону. При сорбции крупных и сильно гидратир. ионов избирательность может определяться кол-вом и размером пор ионитов, к-рые для синтетич. орг. ионитов зависят от типа и кол-ва сшивающего агента и инертного р-рителя, использованных при синтезе (см., напр., Макропористые ионообменные смолы).
Устойчивость ионитов к мех., термич. и радиац. воздействиям определяют как потерю основных физ.-хим. св-в (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 в-в из многокомпонентного орг. и биоорг. сырья, для очистки сточных вод и газовых выбросов от токсичных в-в, в произ-ве особо чистых в-в, для аналитич. и препаративных разделений биологически активных в-в, белков, вирусов, ДНК и РНК, в качестве носителей для гетерог. катализаторов хим. процессов. Тромборезистентные иониты (гемосорбенты) используют для очистки крови, лимфы, ликвора от токсичных в-в.
===
Исп. литература для статьи «ИОНИТЫ»: 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.
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 р-циями и адсорбцией молекул электролита (без расщепления на ионы). По хим. природе матрицы ионитов делят на орг., неорг. и минерально-орг., по происхождению - на природные и синтетические. Самый многочисл. класс - орг. иониты, из к-рых наиб. практич. применение получили синтетич. иониты благодаря сочетанию высоких эксплуатационно-техн. характеристик с разнообразием способов получения и физ.-хим. св-в (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 к-рых имеются сравнительно большие пустоты. Чаще всего такие иониты применяют для необратимого поглощения ионов; их недостаток - низкая устойчивость в кислой среде. Высокой селективностью обладают И, на основе гидратир. оксидов или гидроксидов нек-рых элементов IV-VI гр. периодич. системы, напр. SnO2.nН2О селективно сорбирует ионы Li+ и F-, Sb2О5.nН2О - ионы Na+. Фосфат Zr обладает св-вом 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 св-ва обоих видов ионитов.
к его равновесному содержанию в р-ре (cА): . Для характеристики сродства (избирательности) ионитов к определенному иону или компоненту р-ра используют предельный коэф. распределения Р: при cА : 0. См. также Ионный обмен. Избирательность зависит от структуры ионитов, хим. строения ионогенных групп и от того, в какой форме извлекаемый ион находится в р-ре (напр., от степени его гидратации, размера, степени сольватации ионогенными и функц. группами). Макс. сольватация сорбируемого иона в фазе ионита обеспечивает высокое сродство ионита к этому иону. При сорбции крупных и сильно гидратир. ионов избирательность может определяться кол-вом и размером пор ионитов, к-рые для синтетич. орг. ионитов зависят от типа и кол-ва сшивающего агента и инертного р-рителя, использованных при синтезе (см., напр., Макропористые ионообменные смолы).
Устойчивость ионитов к мех., термич. и радиац. воздействиям определяют как потерю основных физ.-хим. св-в (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 в-в из многокомпонентного орг. и биоорг. сырья, для очистки сточных вод и газовых выбросов от токсичных в-в, в произ-ве особо чистых в-в, для аналитич. и препаративных разделений биологически активных в-в, белков, вирусов, ДНК и РНК, в качестве носителей для гетерог. катализаторов хим. процессов. Тромборезистентные иониты (гемосорбенты) используют для очистки крови, лимфы, ликвора от токсичных в-в.
===
Исп. литература для статьи «ИОНИТЫ»: 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.
Страница «ИОНИТЫ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.
Активные темы форума
15 Пестецид