Аниониты

Свойства ионитов

Катиониты. Функциональные группы, придающие материалу смолы ионообменные свойства, присоединяются к бензольным ядрам, замещая в них атомы водорода. Группы, придающие ионитам свойства катионитов: -SO₃H (сульфогруппа), (сильнокислотный)

- СООН (карбоксильная), (слабокислотный)

- ОН (фенольная). (слабокислотный).

Катиониты с сульфогруппами являются сильнокислотными, обладают высокой степенью диссоциации и поэтому способны к реакциям обмена в кислой, щелочной и нейтральной средах. Слабокислотные катиониты с карбоксильными или фенольными группами в кислой среде диссоциируют слабо и проявляют достаточную способность к обмену только в нейтральной и щелочной средах.

Аниониты имеют в своем составе в качестве функциональных активных групп различают амины в порядке возрастания их основности:

-первичные (-NH₂),

-вторичные (=NH),

-третичные (ºN) аминогруппы (слабоосновные аниониты)

-четвертичные аммониевые группы (-NR₃) (сильноосновной)

При присоединении первых трех групп образуются слабоосновные аниониты, способные к реакции обмена только в кислой среде и осуществляют обмен только с анионами сильных кислот. Группы (-NR₃) способны к реакциям обмена в широком диапазоне pH и называются сильноосновными. Вступают в реакцию обмена с анионами как сильных, так и слабых кислот.

Требования к качеству ионитов:

Качество ионитов определяется рядом физико-химических и технологических свойств, важнейшими из которых являются:

фракционный состав, насыпная плотность, химическая стойкость, механическая прочность, обменная емкость, кислотность или основность.

Фракционным составом ионитов называется распределение частиц по размерам. Мелкозернистый катионит имеет более высокую емкость, чем крупнозернистый вследствие более развитой поверхности. С другой стороны, чем мельче зерна катионита, тем больше его гидравлическое сопротивление и расход электроэнергии на фильтрование воды, поэтому оптимальные размеры зерен ионитов 0,3¸2,0 мм. Коэффициент неоднородности засыпаемых в фильтр фракций не должен превышать k_н = d₈₀/d₁₀ < 2,
где d ₈₀ и d ₁₀ - диаметры сит, через которые могли бы пройти 80% или 10% общей навески.

Во влажном состоянии иониты набухают и увеличивают свой объем, это следует учитывать при заполнении фильтров. Степень набухания зависит от материала ионита, ионной формы, рН и составляет 1,05¼2.

Механическая прочность - способность зерен ионита противостоять истиранию и внешнему давлению. Этот показатель определяет допустимую высоту слоя ионита в фильтре. Механически прочные иониты должны иметь коэффицент истираемости (потерю массы) не более 0,5 % /год.

Химическая стойкость выражается в способности противостоять растворяющему действию воды и регенерационных растворов. Под действием среды может происходить пептизация ионитов, т.е. переход их в коллоидный раствор. Химическая стойкость зависит от рН среды, природы и концентрации растворенных ионов и, что особенно важно, от температуры, с повышением которой пептизация усиливается. Допустимыми принято считать температуры воды около 30¼40°С, а при более высоких температурах (для обработки горячих конденсатов) необходимо использовать специальные термостойкие иониты.

Обменная емкость является важнейшей характеристикой ионитов, характеризует число грамм-эквивалентов ионов, обмениваемых единицей объема ионита во влажном состоянии (г-экв/м³). Различают полную обменную емкость, емкость “до проскока” и рабочую. Полная обменная емкость показывает количество ионов, которое может быть сорбировано
ионитом при полной замене всех обменных ионов. Если фильтрование заканчивается в момент проскока поглощаемого иона, т.е. концентрация его в фильтрате близка к нулю, то обменная емкость ионита определяется как емкость “до проскока”. Однако на практике фильтрование часто прекращают в момент, когда концентрация поглощаемого иона в фильтрате составляет некоторое весьма малое значение. В этом случае обменная емкость определяется как рабочая, которая часто настолько мало отличается от емкости “до проскока”, что их можно принимать равными друг другу. Рабочая обменная емкость зависит от условий регенерации, обменного иона, природы поглощаемых ионов, значения рН, скорости фильтрования, геометрических характеристик слоя.

Дата добавления: 2014-01-04