Основні види і властивості іонітів

Залежно від виду обмінюваних іонів розрізняють дві групи іонітів: катіоніти і аніоніти.

Катіоніти діляться, у свою чергу, на два типи: катіоніти універсальні (КУ) і буферні (КБ). Іноді їх називають сильнокислотними і слабокислотними катіонітами.

Універсальні катіоніти дисоціюють і здатні обмінювати іони у будь-якому середовищі (лужному, нейтральному і кислому). Вони поводяться як солі сильних кислот.

Буферні катіоніти поводяться як солі слабких кислот, в сильно кислих середовищах не дисоціюють і не обмінюють іони.

В якості обмінних іонів в катіонітах можуть використовуватися або іони водню (Н-форма катіоніта), або іони натрію Na⁺ (Na - форма катіоніту). Усе залежить від складу регенераційного розчину. Якщо катіоніт регенерується розчином кислоти, наприклад H₂SO₄, то він знаходиться в Н-формі. Якщо регенерується розчином кухарської солі NaCI, то знаходиться в Na-форме.

Аніоніти діляться на високоосновні (AB) і низькоосновні (АН). Іноді їх називають сильноосновними і слабоосновними. Сильноосновні аніоніти дисоціюють і здатні обмінювати іони в кислому, нейтральному і лужному середовищі; вони поводяться як солі сильних основ. Низькоосновні важко дисоціюють і слабо обмінюють іони в лужному середовищі.

В якості обмінних іонів в аніонітах використовуються іони ОН^- (ОН-форма аніоніта), зрідка іони Cl^-.

Функціональні групи в іонітах;

У катіонітах (SO₃ - H) – сульфогрупа

(COO - H) – карбоксильна

(O - H) – фенольна

Сульфогруппа характерна для універсальних катіонітів, інші дві – для буферних.

У аніонітах - аміногрупи типу NR, NH₂ або NH. Аміногрупа NR характерна для високоосновних аніонітів, інші - для низькоосновних.

Практично усі іоніти, які використовуються в промислових масштабах, є синтетичними органічними полімерами. Серед них катіоніти КУ-2-8, КБ-ЧП-2; аніоніти AB - 17-8; АН-31, неорганічним катіонітом є сульфовугілля. Синтетичні іоніти мають обмінний об’єм в межах 2-10 мг-екв/кг.

Іонообмінні властивості мають і деякі природні мінерали цеоліти (Цеоліти — велика група мінералів, водні алюмосилікати кальцію і натрію, які заміщуються іноді K, Ba, Sr та ін. Цеоліти — безбарвні або білого кольору, іноді забарвлені в жовтий, червоний колір, мають іонообмінні властивості. Штучні цеоліти — пермутити, застосовують для зм'якшення води, очищення жирів, масел,) а також штучні мінерали - пермутити. Розрізняють також іоніти (здатні до іонного обміну тільки в набряклому вигляді) гелів і макропористі (з розвиненою поверхнею, обмінюючі іони і в набряклому, і в не набряклому вигляді).

Рис. 1.5 Цеоліт

За формою іоніти можуть бути не лише зернистими і гранульованими, але і (рідше) порошкоподібними, формованими і волокнистими.

Тривалість роботи іонітів залежить від механічної міцності зерен і хімічної стійкості. Слід враховувати, що при іонному обміні зерна стискуються, при регенерації - розширюються. Тому іоніти повинні мати осмотичну стійкість, тобто не повинні руйнуватися при набряканні полімерів у воді. Органічні полімери можуть руйнуватися мікроорганізмами. Зерна іонітів внаслідок дисоціації функціональних груп отримують електричний заряд і здатні адсорбувати органічні речовини і колоїди. При регенерації ці речовини не відділяються від зерен і обмінна місткість іонітів знижується. Це явище називається "отруєнням" іоніту. Зерна аніонітів отримують у воді позитивний заряд і більшою мірою сорбують органічні речовини, сильніше схильні до "отруєння". Крім того аніоніти здатні частково окислюватися розчиненим у воді киснем.