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 поэтомуспособны к реакциям обмена в кислой, щелочной и нейтральной средах.Слабокислотныекатиониты с карбоксильными или фенольными группами в кислой среде диссоциируют слабо ипроявляют достаточную способность к обмену только в нейтральной и щелочной средах.

Аниониты.

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

-первичные (NH₂),

-вторичные (=NH),

-третичные (N) аминогруппы (слабоосновные аниониты)

-четвертичные аммониевые группы (NR₃) (сильноосновной)

При присоединении первых трех групп образуются слабоосновныеаниониты, 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 называютсясильноосновными. 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 составомионитов 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, гдеd₈₀ иd₁₀- диаметры сит, через которые могли бы пройти 80% или 10% общей навески.

Во влажном состоянии иониты набухаюти увеличивают свой объем, это следует учитывать при заполнении фильтров. Степень набухания зависит от материала ионита, ионной формы,рНи составляет 1,052.

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 происходитьпептизацияионитов, т.е. переход их в коллоидный раствор. Химическая стойкость зависит отрНсреды, природы и концентрации растворенных ионов и, что особенно важно, от температуры, с повышением которой пептизация усиливается. Допустимыми принято считать температуры воды около 3040С, а при более высоких температурах (для обработки горячих конденсатов) необходимо использовать специальные термостойкие иониты.

Обменная емкостьявляется 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 емкостьпоказывает 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 емкостьзависит от условий регенерации, обменного иона, природы поглощаемых ионов, значениярН, скорости фильтрования, геометрических характеристик слоя.