Области применения ионообменных смол:

- для умягчения и обессоливания воды в теплоэнергетике и других отраслях;

- для разделения и выделения цветных и редких металлов в гидрометаллургии;

– при очистке возвратных и сточных вод;

– для регенерации отходов гальванотехники и металлообработки;

– для разделения и очистки различных веществ в химической промышленности;

– в качестве катализатора для органического синтеза.

Ионообменные смолы используются в котельных, теплоэлектростанциях, атомных станциях, пищевой промышленности (при производстве сахара, алкогольных, слабоалкогольных и других напитков, пива, бутилированной воды), фармацевтической промышленности и других отраслях.

Метод ионообменной сорбции предложено применять для: удаления продуктов реакции из сорбционных и восстановительных растворов; умягчения или обессоливания води, удаления солей из сахарных сиропов, молока, вин, растворов фруктозы, из растворов дубильных веществ, продуктов гидролиза отходов. С появлением ионообменных смол возможности метода ионообменной сорбции для выделения алкалоидов значительно расширились. При помощи этих сорбентов удалось разработать ряд методов выделения алкалоидов; некоторые из них успешно прошли полупроизводственные испытания и в настоящее время внедряются в промышленность. Проницаемость сетчатых полиэлектролитов для противоионов, наряду с специфичностью ионного обмена, является важнейшей характеристикой, определяющей возможность и целесообразность использования синтетических полимерных ионитов для препаративного и аналитического разделения и выделения электролитов на основе методов ионообменной сорбции и хроматографии. Особенно велика роль проницаемости ионитов в процессах, в которых принимают участие ионы органических, в частности физиологически активных, веществ. Ионообменная сорбция на полярных сорбентах, прежде всего, была изучена в явлениях обмена ионов в почвах. На различные типы ионитов часто используется в технологии для выделения германия из бедных растворов, а также для концентрирования относительно малоконцентрированных растворов.

Ионообменная сорбция служит способом обессоливания (умягчения) воды. Жесткость воде придают соли кальция и магния. Применение жесткой воды во многих отраслях, в том числе и в фармации, нежелательно, а иногда недопустимо. Соленая вода, последовательно пропущенная через колонки с катионитом и анионитом, очищается и обессоливается. Чем меньше солей содержится в воде, тем выше ее электрическое сопротивление. Поэтому методом измерения электрической проводимости легко контролировать процесс очистки воды.

Избирательностью ионообменной сорбции легко регулировать при помощи изменения рН раствора в случае неполностью диссоциированных веществ. При этом необходимо сочетать степень диссоциации ионов в растворе со степенью диссоциации функциональных групп применяемых ионитов.

Также данный метод можно применять для удаления продуктов реакции из сорбционных и восстановительных растворов.

Экспериментальная часть

В качестве конкретной задачи исследуем фильтр с неподвижным слоем катионита КУ-2-8 в водородной форме, через который пропускаем раствор сульфата меди. В колонне по мере пропускания раствора протекает реакция обмена

R-H +1/2 Cu⁺² _{(раствор)} = 1/2R₂-Cu+ Н⁺_{(раствор),}

где R – матрица ионита.

Чтобы определить значение емкости конкретного ионита необходимо провести несложный эксперимент. Целью эксперимента является установление формы и протяженности границы (сорбционного фронта) между разделяемым ионом и водородом, оценка скорости ее продвижения вдоль колонны, расчет рабочих параметров колонки.