Иониты

Иониты, ионообменники, ионообменные сорбенты, твёрдые, практически нерастворимые вещества или материалы, способные к ионному обмену. Иониты могут поглощать из растворов электролитов (солей, кислот и щелочей) положительные или отрицательные ионы (катионы или анионы), выделяя в раствор взамен поглощённых эквивалентное количество других ионов, имеющих заряд того же знака. Молекулярную структуру ионитов можно представить в виде пространственной сетки или решётки, несущей неподвижные (фиксированные) ионы, заряд которых компенсируют противоположно заряженные подвижные ионы, так называемые противоионы. Они-то и участвуют в ионном обмене с раствором.

  По знаку заряда обменивающихся ионов иониты делят на катиониты и аниониты. Первые проявляют кислотные свойства, вторые — основные. Если иониты способны обменивать и катионы и анионы, их называют амфотерными. По химической природе иониты бывают неорганическими (минеральными) и органическими, по происхождению — природными и искусственными, или синтетическими. Иониты подразделяют на типы и группы по специфическим свойствам, особенностям структуры, назначению и т. п. В частности, иониты, имеющие достаточно плотную структурную сетку с «окнами» определённого размера и избирательно поглощающие лишь те ионы, которые способны пройти в эти «окна», называют ионитовыми ситами (см. также Молекулярные сита).

  Из неорганических ионитов практическое значение имеют природные и синтетические алюмосиликаты (некоторые глинистые минералы, цеолиты, пермутиты), гидроокиси и соли многовалентных металлов, например гидроокись и фосфат циркония. Находят применение иониты, полученные химической обработкой угля, целлюлозы, лигнина и др. Однако ведущая роль принадлежит синтетическим органическим ионитамионообменным смолам.

  Важнейшее свойство ионитов — поглотительная способность, так называемая обменная ёмкость. Её выражают максимальным числом мг-экв ионов, поглощаемых единицей массы или объёма ионита в условиях равновесия с раствором электролита (статическая обменная ёмкость) или в условиях фильтрации раствора через слой ионита до «проскока» ионов в фильтрат (динамическая обменная ёмкость). Значения обменной ёмкости большинства ионитов лежат в пределах 2—10 мг-экв/г. Определения обменной ёмкости стандартизованы; динамическая (рабочая) обменная ёмкость всегда меньше статической.

  Кроме высокой обменной ёмкости, к ионитам предъявляют требования механической прочности (главным образом на истирание), термической и химической стойкости. Иониты обычно выдерживают длительный срок службы и легко поддаются многократной регенерации.

  В зависимости от способа получения и назначения иониты выпускают в различных товарных формах: в виде порошка, зёрен неправильной формы или сферических гранул, волокнистого материала, листов или плёнок (ионитовых мембран). На международный рынок иониты поступают под фирменными названиями: амберлиты (США, Япония), дуолиты (США, Франция), дауэксы (США), зеролиты (Великобритания), леватиты (ФРГ), вофатиты (ГДР) и многие др. Основные промышленные марки отечественных ионитов: катиониты КУ-1, КУ-2, СГ-1, КБ-2, КБ-4, аниониты АВ-16, АВ-17, АН-1, АН-2Ф, АН-18, АН-31, ЭДЭ-10П.

  Важнейшей областью применения ионитов была и остаётся водоподготовка. С помощью ионитовых фильтров получают деминерализованную (обессоленную) воду для паросиловых установок, многих современных технологических процессов и бытовых нужд. Ионитовые фильтры и электродиализные установки с ионитовыми мембранами применяют для опреснения морской или грунтовой воды с высоким солесодержанием. В гидрометаллургии иониты используют в процессах обогащения сырья, разделения и очистки редких элементов. Иониты позволяют извлекать золото, платину, серебро, медь, хром, уран и др. металлы из растворов. Переработка радиоактивных отходов, удаление многих вредоносных примесей из сточных вод также успешно осуществляются с использованием ионитов.

  В химической промышленности иониты применяют для очистки или выделения продуктов органического и неорганического синтеза, в качестве катализаторов, как средство аналитического контроля технологических процессов. В пищевой промышленности иониты используют при рафинировании сахара, для улучшения качества вин и соков, в производстве витаминов и лекарственных препаратов. С их помощью из растительного и животного сырья извлекают ценные продукты биологического синтеза, консервируют плазму крови, лечат некоторые заболевания. Иониты всё шире применяют в производственной практике, науке и быту.

 

  Лит.: Гельферих Ф., Иониты, пер. с нем., М., 1962; Салдадзе К. М., Пашков А. Б., Титов В. С., Ионообменные высокомолекулярные соединения, М., 1960; Амфлетт Ч., Неорганические иониты, пер. с англ., М., 1966; Ионообменная технология под ред. Ф. Находа и Дж. Шуберта, пер. с англ., М., 1959; Тремийон Б., Разделение на ионообменных смолах, пер. с франц., М., 1967.

  Л. А. Шиц.


ПраймКемикалсГрупп