6.2. Йонообмінники природні та синтетичні. Роль адсорбції та йонного обміну в процесах життєдіяльності рослин і організмів.

ОБМІННА АДСОРБЦІЯ

Під загальним поняттям обмінної, адсорбції підрозумівають явище заміщення на адсорбенті однієї речовини іншим, що знаходиться в зовнішньому середовищі. У найбільш простому випадку це є витіснення слабкого адсорбтіва сильнішим; у результаті «конкуренції» за активні центри адсорбенту на останньому опиняться обидва адсорбтіва в кількостях, пропорційних їх адсорбованості. Так, якщо адсорбованість одного з адсорбтивів на даному адсорбенті в 10 разів вище, ніж іншого, то його і адсорбується в 10 разів більше.

Різновидом обмінної адсорбції є іонообмінна адсорбція. Її суть полягає в тому, що деякі адсорбенти мають хімічні угрупування, які диссоціюють і заміщають свої іони на однойменно заряджені, такі, що містяться в розчині (мал. 61). На малюнку схематично зображено, як іони К⁺ замінюються іонами Na⁺ з розчину.

Якщо обмінюваними іонами з розчину є Н⁺ або ОН^- (мал. 62), то в результаті обміну в розчині міняється співвідношення цих іонів і змінюється рН. Так, колоїдні частинки ВаSО₄ можуть обмінювати адсорбовані іони С1^- на ОН^-, що веде до переважання в розчині іонів Н⁺ і, отже, рН розчину зміщується в кислу сторону. Такий окремий випадок іонообмінної адсорбції називається гідролітичною.

Практичне використання іонообмінної адсорбції. У промисловості і в дослідницьких роботах все ширше застосовують іонообмінні смоли (іонообмінники), природні, що є, а частіше синтетичні речовини. Їх ділять на аніоніти і катіонітах залежно від виду обмінюваних іонів - аніонів або катіонів. До катіонітів відноситься ряд марок амберлитів, дауексів, вофатитів (синтетичні смоли сульфофенольного, полісульфостірольного або карбоксифенольного типів), оброблений лугом окисел алюмінію, алюмосилікати, трепел і ін. До аніонітів відносяться синтетичні смоли фенолформальдегідного і інших типів з амінними угрупуваннями, оброблений кислотою окисел алюмінію і ін.

Функціональними групами катіонітів є карбоксильні, гідроксильні і сульфогруппи, у яких може обмінюватися катіон (водень заміщається, наприклад, на метал). Функціональні групи аніонітів - органічні основи (аміногрупи), у яких обмінюються аніони, наприклад, група ОН^- заміщається на С1^-, SO₄^2- і т.д.

Іонообмінна адсорбція також володіє певною вибірковістю. За допомогою іонообмінників в промисловості очищають розчини від домішок солей, виділяють деякі речовини, як, наприклад, рідкісні метали, отримують знесолену воду, рівноцінну що дистилює і т.д. Іонообмінники знайшли широке застосування і в лабораторній практиці. Вивчається питання про медичне застосування цих речовин, що випускаються промисловістю у все більшому асортименті. Іонообмінники можуть застосовуватися, наприклад, для скріплення в шлунково-кишковому тракті отруйних речовин, токсинів і т.д.