33. СИНТЕТИЧЕСКИЕ ИОНИТЫ

Синтетическими ионитами называются твердые, практически нерастворимые в воде и других растворителях высокомолекулярные огранические вещества, содержащие активные (ионо-генные) группы с подвижными ионами и способные обменивать эти ионй на ионы электролитов, с которыми иониты вводятся в соприкосновение.

Синтетические иониты подразделяются на две большие группы: катиониты и аниониты.

Катиониты содержат активные кислотные группы и подвижные катионы, способные к обмену. Катиониты могут диссоциировать на подвижные катионы и малоподвижные анионы;

где активная группа кислотного характера; - участок цепи полимера, приходящийся на одну активную группу.

Катиониты содержат, например, такие активные группы, как фенольный гидроксил и др.

Аниониты содержат активные группы бсновного характера (например, группы и подвижные анионы, способные к обмену. Аниониты могут диссоциировать на подвижные анионы и малоподвижные катионы:

где — активная группа «основного характера.

Процесс обмена ионов между ионитом и раствором электролита протекает следующим образом: сухой ионить содержащий активные группы гидрофильного характера, во время контакта с водой набухает; при этом активные группы диссоциируют на подвижные и малоподвижные ионы и ионная связь между ними ослабляется.

При соприкосновении набухшего ионита с водным раствором электролита происходит ионообмен. В случае катионитов процесс ионообмена можно изобразить, например, следующими уравнениями:

Примером ионообмена между анионитом и раствором электролита может служить следующая реакция:

Ионообменные смолы синтезируют либо из мономеров, уже содержащих активные группы, либо путем введения активных групп в готовые полимеры.

В качестве примера синтеза ионитов по второму методу служит получение катионита КУ-2, широко применяемого для умягчения воды. Синтез КУ-2 осуществляется путей введения сульфогрупп сульфохлорированием сополимера стирола и дивинилбензола с последующим омылением сульфохлоридных , групп:

В качестве примера синтеза анионита можно привести способ получения анионита (применяемого для обескремнивания воды) путем взаимодействия хлорметилированного сополимера стирола и дивинилбензола с триметиламином:

Области применения ионитов расширяются чрезвычайно быстро. Иониты используются при очистке веществ от различных примесей; при разделении веществ; при извлечении ценных. веществ из разбавленных растворов; при исследовании и анализе веществ. Особенно широкое применение иониты нашли в процессах умягчения и полного обессолйвания воды.

Умягчение воды (удаление из нее различных солей) играет громадную роль в теплоэнергетике. Дело в том, что применение умягченной воды во много раз увеличивает срок службы парового котла, так как в этом случае на его стенках не образуется накипи, снижающей теплопроводность стенок котла и таким образом постепенно уменьшающей его производительность. Особенно важно умягчение воды для котлов высоких и сверхвысоких давлений, которые практически вообще не могут работать на воде, умягченной лбычным способом.

Иониты применяются в машиностроительной промышленности для регенерации травильных и электрополировальных электролитов, загрязненных примесями железа, хрома и других металлов. Их используют также для улавливания никеля, хрома, кобальта и других металлов из отходящих вод гальванических цехов, что позволяет сократить потери ценных металлов и предотвратить загрязнение водоемов.

В цветной металлургии иониты применяют для извлечения из руд никеля, кобальта и других цветных металлов, а так же для выделения благородных металлов: золота, платины, серебра. С помощью ионитов проводят разделение редкоземельных металлов (ниобия, титана, молибдена, рения и др.), а также выделение радиоактивных элементов из руд и концентратов.

Широкое применение иониты находят в химической промышленности для изготовления высокочистых продуктов, глубокой очистки рассола для электролиза в хлорном производстве, а также для извлечения и очистки некоторых лекарственных веществ, витаминов и др. - В гидролизной промышленности но» ниты применяются для извлечения многоатомных спиртов из растительного сырья, в пищевой промышленности для очистки сахарного сока (что увеличивает выход сахара на 10—12%) и обесцвечивания сахарного сиропа при производстве рафинада. Иониты способствуют ускорению биохимических процессов, что используется в технологии изготовления выдержанных вин.

Весьма перспективным является использование анионитов в сельском хозяйстве. Чтобы создать хорошие условия питания растений, в почву вносят аниониты, способные хорошо сорбировать нитраты и фосфаты. Большое значение иониты имеют для получения питьевой воды в засушливых районах из вод и большим содержанием солей.

Иониты применяются в хроматографическом анализе для разделения и анализа смесей веществ. В медицине их используют для регулирования кислотности желудочного сока, для консервирования крови путем замены содержащегося в крови кальция на натрий (замедляющий процесс ее свертывания) и т. п.