Иониты

Иониты представляют собой нерастворимые твердые вещества, которые имеют свойство обменивать собственные ионы на ионы, которые находятся в окружающем их растворе. Как правило, иониты – это синтетические органические смолы, в составе которых присутствуют щелочные либо кислотные группы. Иониты нашли свое применение в хроматографии, в опреснении вод. Эти вещества распространены в природе.

История ионитов

В 1850 году Топсоном была опубликована статья в одном из английских журналов. В ней ученый представил результаты экспериментов, которые он проводил в 1845 году. Через слой почвы он прогонял дистиллированную воду, в которой предварительно был растворен сульфат аммония. После пропускания количество вещества в воде уменьшилось в значительной степени, но появилось много гипса. Это говорит о том, что почва задержала ионы аммония, а они поменялись на находившиеся в почве ионы кальция. В этом же издании журнала опубликовал свою статью и Дж.Т. Уэй. Он проводил эксперименты, в результате которых был установлен ионообмен почвы.

Р. Ганс в статье от 26.07.1905 года приводил методы получения искусственных ионитов (цеолитов) и описал возможность их использования для снижения степени жесткости воды. Влияние ионитов также изучали советские ученые Зелинский, Цвет, Гедройц. Адамс и Холмс в 1935 году выявили способность к обмену ионами у органических синтетических полимерных соединений. На протяжении 1950-1960 годов ученые Никольский, Ласкорин и Дубинин также занимались исследованием синтетических ионитов.

Принцип действия ионитов

Как правило, иониты построены из зерен, но встречаются иониты из мембран, тканей, волокон. Они состоят из полимерной матрицы, с которой связаны ионогенные группы. В процессе диссоциации каждая такая группа делится на зафиксированный с матрицей ион и свободный ион. Свободный ион обладает способностью к обмену на ионы какого-либо раствора. Учеными было установлено, что если ион имеет большой заряд, то ионит лучше вступает с ним в обмен. Если же заряды совпадают, то лучше способны обмениваться ионы с большим радиусом.

Классификация ионитов

В зависимости от заряда ионов, которые вступают в обмен, иониты подразделяют на:

  • катиониты,
  • аниониты.

Катиониты – это кислоты. Они принимают на себя положительные ионы и меняют их на иные положительные ионы. Чтобы регенерировать катионит, необходимо на него воздействовать раствором кислоты. Катиониты подразделяются на несколько типов:

  • слабокислотные катиониты – способны обменивать ионы лишь в среде, имеющей щелочную либо нейтральную реакцию;
  • сильнокислотные катиониты – обменивают ионы в средах с любой реакцией.

Аниониты – это основания. Они принимают отрицательно заряженные ионы и меняют их на другие ионы с отрицательным зарядом. Чтобы регенерировать анионит, его подвергают влиянию щелочи. Аниониты делят на следующие типы:

  • слабоосновные – обменивают ионы только в тех средах, реакция которых является нейтральной или же кислой;
  • среднеосновные – в них присутствуют группы, свойственные для слабо- и сильноосновных анионитов;
  • сильноосновные – обменивают ионы в средах с любой реакцией.

Существуют также амфотерные иониты. Их еще называют полиамфолитами. Они ведут себя как аниониты или катиониты. Чтобы их регенерировать, необходима промывка водой.

В зависимости от того, какую матрицу имеет природа ионитов, их делят на две группы:

  • органические,
  • неорганические.

Органические иониты представлены в большей части синтетическими смолами. Для изготовления органической матрицы мономерные органические вещества подвергают поликонденсации. Затем в матрицу добавляют ионогенные группы основного либо кислотного типа. Для ионообменных смол характерна большая обменная емкость и стабильная работа. Органические иониты имеют способность набухать в воде. Это свойство объясняется наличием гидрофильных групп, обладающих гидратацией. Но они не могут полностью раствориться в воде, поскольку этого не допускают поперечные связи. Степень таких связей задается в процессе синтеза органических ионитов.

Неорганические иониты имеют, как правило, природное происхождение. В эту группу входят гидроксиды, алюмосиликаты и соли поливалентных металлов. Самыми широко используемыми ионитами считаются цеолиты. С их помощью очищают воду.

Цеолиты представляют собой минералы, относящиеся к группе водных алюмосиликатов щелочноземельных и щелочных веществ. Для них свойственен трехмерный алюмокремнекислородный каркас, который создает системы каналов и полостей. В таких системах находятся щелочные и щелочноземельные катионы, а также молекулы воды. Молекулы воды и катионы имеют слабую связь с каркасом, поэтому их можно частично или все полностью заменить посредством дегидратации и ионного обмена.

Благодаря ионному обмену можно выделить из цеолитов такие ионы, которые с помощью других методов выделить очень трудно. У цеолитов была замечена способность к адсорбции радиоактивных ионов цезия, к очистке природных газов, к получению ионов меди, цинка, кадмия, серебра и других металлов. Помимо этого цеолиты могут сделать воду мягкой.

Цеолиты имеют некоторые особенности. Если рН обрабатываемой воды составляет менее 6, то велик риск крушения кристаллической решетки. Общая минерализация воды, которую подвергают обработке, должна быть не ниже 80 мг/л, поскольку малое количество солей приводит к растворению каркаса цеолита.

Использование ионитов

Чтобы уменьшить жесткость воды, используют иониты. Они заменяют ионы магния и кальция, которые провоцируют жесткость, на какие-либо другие. также иониты применяют для обессоливания воды. В этом случае из воды уходят анионы и катионы. В пищевой промышленности иониты позволяют очистить сок сахарной свеклы от разного рода примесей, которые возникают в процессе производства сахара. Также иониты нужны для производства глюкозы, желатина, дрожжей. Благодаря катионитам в медицине появилась возможность увеличить срок хранения крови, так как ионы кальция заменяют ионами натрия. Зачастую при помощи ионитов выделяют из растворов антибиотики в процессе их изготовления. Из полиметаллических руд можно с помощью ионитов извлечь очень редкие элементы. В сельском хозяйстве иониты помогают поставлять растениям требуемые для их роста элементы.

Новости и пресс-релизы
Планетарный лабораторный смеситель CREAMIX 7.0
Планетарный лабораторный смеситель CREAMIX 7.0
19.07.2017
Планетарный лабораторный смеситель CREAMIX 7.0 производства компании Farmalabor Tech предназначен для смешивания различных веществ и создания субстанций однородной массы.
Закрытая система мембранной фильтрации производства Merck
Закрытая система мембранной фильтрации производства Merck
23.01.2017
Эта компания является одним из общепризнанных лидеров сферы Life Science благодаря имеющейся в ее ассортименте линейке готовых решений для индустрии фармацевтики и биофармацевтики. Фирма выпускает оборудование и расходные материалы, предназначенные для процессов культивирования – питательные синтетические среды CellVento, одноразовые биологические реакторы CellReady.
Merck KGaA: готовые решения для промышленной фармации и биофармацевтики
Merck KGaA: готовые решения для промышленной фармации и биофармацевтики
15.01.2017
Эта компания является одним из общепризнанных лидеров сферы Life Science благодаря имеющейся в ее ассортименте линейке готовых решений для индустрии фармацевтики и биофармацевтики. Фирма выпускает оборудование и расходные материалы, предназначенные для процессов культивирования – питательные синтетические среды CellVento, одноразовые биологические реакторы CellReady.

Расходные материалы для аналитического и технологического оборудования

Фото компании
Фармконтракт - Лабораторное оборудованиеФармконтракт - Лабораторное оборудованиеФармконтракт - Лабораторное оборудованиеФармконтракт - Лабораторное оборудованиеФармконтракт - Лабораторное оборудование