Список тематических статей

Ионообменные смолы

Сетчатые полиэлектролиты, ионообменные сорбенты, ионообменные полимеры – синтетические органические иониты. Твердые нерастворимые, ограниченно набухающие в растворах электролитов и органических растворителях полимеры, способные к ионному обмену в водных и водно-органических растворах.

По структуре – сетчатые полимеры (называемые 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 специфической группе относят селективные ионообменные смолы, содержащие комплексообразующие группы, и окислительно-восстановительные ионообменные смолы, способные к изменению зарядов ионов. Ионогенные группы в ионообменных смолах могут быть одного типа (монофункциональные смолы) или разного (полифункциональные смолы); известны, например, катионообменные смолы, содержащие группы СООН и SO₃H. В зависимости от способности ионогенных групп к диссоциации различают сильно-, средне- и слабокислотные (или основные) ионообменные смолы. Два последних типа ионообменных смол ионизируются только соответственно в щелочных и кислых средах.

По структуре матрицы ионообменные смолы подразделяют на гелевые с микропорами молекулярных размеров и макропористые ионообменные смолы, размеры пор которых достигают нескольких десятков нм в поперечнике.

Методы получения ионообменных смол:

Поликонденсация или полимеризация мономеров, содержащих ионогенные группы; полимераналогичные превращения – введение активных функциональных групп в инертные сополимеры (в основном полимеризационного типа).

По сравнению с полимеризационными смолами ионообменные смолы, полученные поликонденсацией, имеют менее однородную структуру, меньшие осмотическую стабильность и химическую стойкость, и для них характерны большей частью частицы неправильной формы. Из слабо- и среднесшитых сополимеров получают лиофильные гели с микропорами (гелевые ионообменные смолы), из макропористых сополимеров – макропористые ионообменные смолы.

Наиболее широко применяют сетчатые сополимеры, получаемые суспензионной сополимеризацией стирола, производных акриловой кислоты или винилпиридинов с диенами, например, с дивинилбензолом, диэфирами акриловой кислоты и гликолей, диизопропенилбензолом, которые служат сшивающими агентами. Длинноцепные сшивающие агенты используют для синтеза макропористых ионообменных смол.

Степень сшивания, зависящая от содержания диена, влияет на набухание ионообменных смол в воде и органических растворителях, пористость, кинетику и избирательность ионного обмена, прочность и химстойкость.

В промышленных ионообменных смолах содержание дивинилбензола может составлять от десятых долей % до 30%. Иногда сшивание производят путем полимераналогичных превращения малосшитых и линейных полимеров.

Выпускают ионообменные смолы в виде мелких гранул сферического или неправильной формы, порошков, мембран ионообменных, волокон, стержней и других изделий, композитов на основе мелкоизмельченных ионитов и термопластичных связующих. 

Гладкова Наталья