«Ионообменные смолы»

синтетические высокомолекулярные (полимерные) органические иониты. В соответствии с общей классификацией ионитов И. с. делят на катионообменные (поликислоты), анионообменные (полиоснования) и амфотерные, или биполярные (полиамфолиты). Катионообменные смолы бывают сильно- и слабокислотные, анионообменные — сильно- и слабоосновные. Если носителями электрических зарядов молекулярного каркаса И. с. являются фиксированные ионы (функциональные, или ионогенные, группы) только одного типа, например сульфогруппы, то такие И. с. называются монофункциональными. Если же смолы содержат разнотипные ионогенные группы, они называются полифункциональными. По структурному признаку различают микропористые, или гелевидные, и макропористые И. с. Частицы гелевидных смол гомогенны; ионный обмен в системе гелевидная смола — раствор электролита возможен лишь благодаря диффузии обменивающихся ионов сквозь молекулярную сетку набухшего ионита. Макропористые смолы гетерогенны; их частицы имеют губчатую структуру, т. е. пронизаны системой сквозных пор, средний диаметр которых (от 200—300 до 1000—1200 Å) намного превышает размеры молекул растворителя и обменивающихся ионов. Раствор электролита свободно проникает по порам внутрь частиц таких И. с., что значительно облегчает ионный обмен, особенно в неводных средах.

И. с. можно рассматривать как нерастворимые Полиэлектролиты. Поливалентный (многозарядный) ион, образующий структурный каркас И. с., практически неподвижен из-за огромной молекулярной массы. Этот ион-каркас, или ион-сетка, связывает малые подвижные ионы противоположного знака (противоионы), которые способны к эквивалентному обмену на ионы окружающего раствора. Свойства некоторых промышленных марок отечественных И. с. приведены в таблице. Средний размер частиц таких И. с. составляет 0,2—2,0 мм, насыпная масса 0,5—0,9 т/м³.

Получают И. с. полимеризацией (См. Полимеризация), поликонденсацией (См. Поликонденсация) или путём полимераналогичных превращений, так называемой химической обработкой полимера, не обладавшего до этого свойствами ионита. Среди промышленных И. с. широкое распространение получили смолы на основе сополимеров стирола и дивинилбензола. В их числе сильнокислотные катиониты, сильно- и слабоосновные аниониты. Основным сырьём для промышленного синтеза слабокислотных катионообменных смол служат акриловая и метакриловая кислоты и их эфиры. В больших количествах производят также И. с. на основе феноло-альдегидных полимеров, полиаминов и др. Направленный синтез И. с. позволяет создавать материалы с заданными технологическими характеристиками.

И. с. используют для обессоливания воды, извлечения и разделения редких элементов, очистки продуктов органического и неорганического синтеза и др. Подробнее см. Иониты.

Свойства некоторых промышленных марок отечественных ионообменных смол

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

|         | Статическая     |  | Максимальная  |        |

| Марка      | обменная         | Удельный  | температура     | Основное сырьё      |

|         | ёмкость¹,         | объём², мл/г     | эксплуатации,  | |

|         | мг-экв/г     |  | °С     |        |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

|         | Сильнокислотные катионообменные смолы    |        |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| КУ-1        | 4,2—4,5     | 2,6—3,0     | 80     | Фенол, формальдегид     |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| КУ-2        | 4,8—5,2     | 2,5—2,9     | 130    | Стирол, дивинилбензол    |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

|         | Слабокислотные катионообменные смолы     |        |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| КБ-2        | 10—11       | 2,6—3,0     | 100    | Акриловая кислота,  |

|         |  |  |  | дивинилбензол |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| КБ-4        | 8,5—10      | 2,6—3,0     | 100    | Метакриловая кислота,    |

|         |  |  |  | дивинилбензол |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

|         | Сильноосновные анионообменные смолы      |        |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АВ-16      | 8—9,5       | 3,6—4,2     | 90     | Полиамины, эпихлоргидрин,    |

|         |  |  |  | пиридин   |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АВ-17      | 3,5—4,2     | 2,5—3,0     | 50     | Стирол, дивинилбензол    |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

|         | Слабоосновные анионообменные смолы        |        |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АН-2Ф     | 8,5-10        | 2,5-3,2       | 50     | Полиамины, фенол          |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АН-18      | 3,5-5  | 2,0-2,5       | 60     | Стирол, дивинилбензол    |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| ЭДЭ-10П  | 8,5-9,5       | 2,6-3,2       | 45     | Полиамины, эпихлоргидрин     |

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

¹ Выражена числом миллиграмм-эквивалентов ионов, поглощаемых 1 г сухой смолы при контакте со стандартным раствором гидроокиси натрия (для катионообменных смол) или соляной кислоты (для анионообменных смол). ² Объём, занимаемый 1 г набухшей в воде смолы.

Лит. см. при статьях Иониты, Ионный обмен.

Л. А. Шиц.

ИОНООБМЕННЫЕ СМОЛЫ - синтетические органические иониты. Смолы, обменивающие с ионами внешней среды отрицательно заряженные ионы, называются анионообменными, положительно заряженные ионы - катионообменными, а одновременно ионы того и другого знака - полиамфолитами. Получают полимеризацией или поликонденсацией органических соединений, а также путем химических превращений готовых полимеров. Широко распространены ионообменные смолы на основе сополимеров стирола с дивинилбензолом, феноло-формальдегидных смол, полиаминов.

синтетические смолы, используемые в качестве ионитов.

(сетчатые полиэлектролиты, ионообменные сорбенты, ионообменные полимеры), синтетич. орг. иониты. Твердые нерастворимые, ограниченно набухающие в р-рах электролитов и орг. р-рителях полимеры, способные к ионному обмену в водных и водно-орг. р-рах. По структуре - сетчатые полимеры (наз. матрицей, каркасом), содержащие ионогенные группы; последние способны диссоциировать на фиксированные (полимерные) ионы и эквивалентное число подвижных ионов противоположного знака - противоионы. По знаку заряда обменивающихся ионов различают катионообменные смолы, анионообменные смолы и амфотерные ионообменные смолы (содержат одновременно кислотные и основные группы); к специфич. группе относят селективные ионообменные смолы, содержащие комплексообразующие группы, и окислительно-восстановительные ионообменные смолы, способные к изменению зарядов ионов. Ионогенные группы в И. с. могут быть одного типа (монофункциональные смолы) или разного (полифункциональные смолы); известны, напр., катионообменные смолы, содержащие группы СООН и SO₃H. В зависимости от способности ионогенных групп к диссоциации различают сильно-, средне- и слабокислотные (или основные) И. с. Два последних типа И. с. ионизируются только соотв. в щелочных и кислых средах (см. табл.).

По структуре матрицы И. с. подразделяют на гелевые с микропорами мол. размеров и макропористые ионообменные смолы, размеры пор к-рых достигают неск. десятков нм в поперечнике. Методы получения И. с.: поликонденсация или полимеризация мономеров, содержащих ионогенные группы; полимераналогичные превращ. - введение активных функц. групп в инертные сополимеры (в осн. полимеризац. типа). По сравнению с полимеризац. смолами И. с., полученные поликонденсацией, имеют менее однородную структуру, меньшие осмотич. стабильность и хим. стойкость, и для них характерны б. ч. частицы неправильной формы. Из слабо- и среднесшитых сополимеров получают лиофильные гели с микропорами (гелевые И. с.), из макропористых сополимеров - макропористые И. с. Наиб. широко применяют сетчатые сополимеры, получаемые суспензионной сополимеризацией стирола, производных акриловой к-ты или винилпиридинов с диенами, напр., с дивинилбензолом, диэфирами акриловой к-ты и гликолей, диизопропенилбензолом, к-рые служат сшивающими агентами. Длинноцепные сшивающие агенты используют для синтеза макропористых И. с. Степень сшивания, зависящая от содержания диена, влияет на набухание И. с. в воде и орг. р-рителях, пористость, кинетику и избирательность ионного обмена, прочность и химстойкость. В пром. И. с. содержание дивинилбензола может составлять от десятых долей % до 30%. Иногда сшивание производят путем полимераналогичных превращ. малосшитых и линейных полимеров. Выпускают И. с. в виде мелких гранул сферич. или неправильной формы, порошков, мембран ионообменных, волокон, стержней и др. изделий, композитов на основе мелкоизмельченных ионитов и термопластичных связующих. Об осн. характеристиках И. с. и их применении см. Иониты. Лит.: Вулих А. И., Ионообменный синтез, М., 1973; Полянский Н. Г., Горбунов Г. В., Полянская Н. Л., Методы исследования ионитов, М., 1976; Зубакова Л. Б., Тевлина А. С, Даванков А. Б., Синтетические ионообменные материалы, М., 1978; Кокотов Ю. А., Иониты и ионный обмен, Л., 1980; Тулупов П. Е., Стойкость ионообменных материалов, М., 1984. А. Б. Пашков.

ионообме́нные смо́лы

синтетические органические иониты. Смолы, обменивающие с ионами внешней среды отрицательно заряженные ионы, называются анионообменными, положительно заряженные ионы — катионообменными, а одновременно ионы того и другого знака — полиамфолитами. Получают полимеризацией или поликонденсацией органических соединений, а также путём химических превращений готовых полимеров. Широко распространены ионообменные смолы на основе сополимеров стирола с дивинилбензолом, феноло-формальдегидных смол, полиаминов.

* * *

ИОНООБМЕ́ННЫЕ СМО́ЛЫ, синтетические органические иониты. Смолы, обменивающие с ионами внешней среды отрицательно заряженные ионы, называются анионообменными, положительно заряженные ионы — катионообменными, а одновременно ионы того и другого знака — полиамфолитами. Получают полимеризацией или поликонденсацией органических соединений, а также путем химических превращений готовых полимеров. Широко распространены ионообменные смолы на основе сополимеров стирола с дивинилбензолом, феноло-формальдегидных смол, полиаминов.

синтетич. органич. иониты.

синтетич. органич. иониты. Смолы, обменивающие с ионами внеш. среды отрицательно заряж. ионы, наз. анионообменными, положительно заряж. ионы -катионообменными, а одноврем. ионы того и др. знака - полиамфолитами. Получают полимеризацией или поликонденсацией органич. соединений, а также путём хим. превращений готовых полимеров. Широко распространены И. с. на основе сополимеров стирола с дивинилбензолом, феноло-формальдегидных смол, полиаминов.