Макропористі іоніти у порівнянні з гелевими

Переваги МП

Недоліки МП

· активні в сорбційні та обмінних реакціях · висока швидкість і/о (шлях в порах, який повинен пройти іон до зустрічі з активною матрицею в МП ~100 мкм, в гелевих ~ 500) · великі осмотична стабільність, механічна тривкість, хімічна стійкість · краще розділення шихти перед регенерацією ФЗД · більша питома поверхня · розвинута поверхні в зв'язку наявністю пор, тому здатність до обміну в набухлому та ненабухлому стані · обмін іонів великого розміру (гелеві через зшивку таку властивість не проявляють) · краще витримують зміни температури · менше чутливі до висихання та транспортування

· помітне зменшення об'ємної обмінної ємності (частина обсягу зерна зайнята порами) · велика кількість зшивки для посилення матриці · коштовні (на 2 ст. раціональні суміш з АВ-17-8 та на БЗУ)

Раціональна суміш на 2ст. тому що пористий аніоніт має меншу гідравлічну крупність, знаходиться зверху шару і поглинає більшу частину органіки. Гелевий іоніт АВ-17-8 передохороняється від отруєння, а його більш висока ПОЄ забезпечує високу РОЄ шару в цілому.

Відзначається недосконалість номенклатури, що класифікує іоніти за структурою пор і сітки. В іноземній літературі іоніти з явною пористістю називають макросітчастими (припускається наявність в них сітки каналів). У нас останні називають макропористими, що точніше за змістом. Макросітчастими у нас називають іоніти з довголанцюговою зшивкою. Необхідно більш чітку номенклатуру, що відбиває будівлю сітки гелевої фази, розміри і форму явних пор, довжину молекул зшиваючого агента.

 

Збільшення зшиваючих агентів (ДВБ у гелевих >8%, у МП >15%) іонітів, що мають тріщини, викликає розколювання гранули на мілкі осколки.

 

7-9) В залежності від знака заряду протиіонів – розрізняють катіоніти та аніоніти.

Катіоніт – іоніт з закріпленими фіксованими аніонами, що обмінюється з навколишнім середовищем катіонами. Аніоніт – іоніт з закріпленими катіонами, що обмінюється з навколишнім середовищем аніонами.

Іоніти в розчинах дисоціюють, причому якщо катіоніт в якості протиіону містить катіон водню, то він дисоціює як кислота; якщо аніоніт у якості протиіону містить аніон ОН, то він дисоціює як основа. Інакше говорять у такому випадку, що катіоніт знаходиться у водневій або кислій формі RH, а аніоніт – у гідроксильній або основній формі ROH..

Якщо протиіонами в катіоніті є інші іони, то катіоніт знаходиться у відповідній солевій формі RNa, RCa; для аніонітів – відповідна солева форма RCl, RSO₄.Солеві форми іонітів у значній мірі зберігають властивості кислот і основ, наприклад, можуть гідролізуватись.

Поведінка іонітів при роботі в першу чергу визначається природою функціональних груп: у катіонітів –SO₃, -COO, -РО₃, у аніонітів –NH₃,=NH₂, N, P.

 

По числу функціональних груп іоніти підрозділяють на моно-, бі- та багатоосновні.

 

Залежно від здатності іонітів, як особливого класу електролітів, до дисоціації в розчинах на іони, розрізняють сильно- та слабоосновні іоніти. Іоніти, що здатні до дисоціації на іони в широкому інтервалі рН, солеві форми яких не схильні до гідролізу у водних розчинах, називають відповідно сильнокислотними катіонітами та високоосновними аніонітами. Слабокислотні катіоніти та низькоосновні аніоніти здатні до дисоціації у вузькому інтервалі рН.

Константа дисоціації іонітів – термодинамічна величина, яка побічно відображає їхню силу (аналогічно як у електролітів).

Основні характеристики іонітів: тип функціональних груп, діапазон значень константи дисоціації та робочий інтервал рН наведені в таблиці.

Тип іонітів	Тип функціональних груп	Кд, моль/дм^3	Робочий інтервал рН
Сильнокислотні катіоніти	Сульфогрупи	≤10^-1÷10^-2	1÷14
Середньо основні катіоніти	Групи фосфорної кислоти -(С6Н4)2-РООН, -О-РО(ОН)2	10^-4÷10^-5	>4
Слабокислотні катіоніти	Карбоксильні групи	10^-5÷10^-6	>7
Високоосновні аніоніти	Четвертинні амонієві групи NH2Cl[13]	10^-1÷10^-2	1÷14
Середньоосновні аніоніти	Аміно[14]-та іміно групи[15] NH2, NH	10^-3÷10^-5	<4
Низькоосновні аніоніти	Аміно- та іміногрупи	10^-6÷10^-11	<8

 

В той час, як для сильно основних катіонітів та аніонітів для технологічних цілей достатньо указати їхню ємність, для слабких та середньоосновних іонітів необхідно додатково навести значення рКд активних груп (рКд=-lgКд).

При однаковій зміні рН зміна обмінної ємності іонітів є функцією їхньої константи дисоціації. Орієнтовне визначення константи дисоціації іонітів можна здійснити шляхом потенціометричного титрування

Існують також біфункціональні смоли, що містять як сульфо- так і карбоксильні групи. Ці смоли працюють і в сильнокислих умовах, а при високій лужності різко збільшують ємність.

 

Способи отримання іонітів

Катіоніти.

Сильнокислотні – це сульфокатіоніти. Інертні полістирольні зерна обробляють сірчаною кислотою. Карбоксильні, отримують гідролізом поліметакрилату або поліакрилонітриту.

Аніоніти.

На стиролдивинілбензольній матриці знаходяться первинні, вторинні, третинні та четвертинні амонієві групи, вибір яких визначається за призначенням іоніту.

Сильноосновні аніоніти – це смоли з четвертинними амонієвими групами. Для їх одержання смолу спочатку піддають нітруванню (дії азотної кислоти) одержуючи наприкінці групу сильноосновного амонію NH₃, а потім відновлюють нітрогрупу до аміногрупи і вводять аміногрупу в бічний ланцюг бензольного ядра. Їх робочий діапазон дуже широкий і охоплює всю звичайну кислотну область і майже всю лужну.

Середньо- (третинні та вторинні) та низькоосновні (первинні амонієві групи) аніоніти – з функціональними аміно- і 121ильно основ – NH₂; =NH; =N і звичайним робочим діапазоном у кислому і 121ильно основні середовищі.

Матриця R м.б.: етил СН₃ або метил С₂Н₅

Слабоосновні аніоніти виготовляють з акрилового ефіру сополімеризованого з ДВБ – виготовляють низькоосновні смоли; сильно основні – утворюються з четвертинною аміногрупою.

Основність аніонітів змінюється в залежності від концентрації амінів.

Сильноосновні аніоніти видаляють всі аніони, а слабкі адсорбують лише аніони сильних кислот.

 

Тип фіксованих іонів визначає не тільки кислотну або основну силу іонітів, він впливає також на стан і/обм. Рівноваги, яка значною мірою залежить від сили взаємодії між фіксованими іонами і протиіонами. Так, наприклад, іоніт з групою –SO₃^-, виявляє більшу спорідненість стосовно іонів Ag, ніж до інших одновалентних іонів; іоніти з групою –СОО мають значну спорідненість до лужноземельних металів. Стосовно зазначених іонів ці іоніти в більшій чи меншій ступені селективні.

 

10) за галуззю застосування – на іоніти промислової категорії та ядерного класу:

За кількістю домішок всередині товарні іоніти поділяться на іоніти промислової категорії та особливо чисті або іоніти ядерного класу. С моли ядерного класу – підкреслюється їх застосування в атомній енергетиці - це означає, що смоли були цілком регенеровані і багаторазово промиті до дуже низьких концентрацій важких металів.

11) за напрямком регенерації та умовами роботи – на іоніти для прямотоку та протитоку; з зажатим шаром.

 

12) за специфічністю дії – на органопоглиначі, інертні полімери.

 

АМБЕРЛАЙТ RF 14 - інертний полімер промислової категорії з питомою вагою менше питомої ваги води. Він був розроблений для використання як верхній шар в іонообмінних системах з подачею води від низу до верху низу, таких як плаваючі шари. Індекс RF означає «протитечію».

ВЛАСТИВОСТІ

Основа Поліпропілен

Фізична форма Безбарвні прозорі однорідні циліндрики

Питома вага 0.90

Об'ємна густина 500 – 580 г/л

Розмір частинок Діаметр: 1.2 – 1.5 мм

Довжина: 1.3 – 1.7 мм

Максимальна робоча температура 100 ^оС

Фізичні характеристики Тверді, стійкі до стирання

Хімічна стійкість Нерозчинний в звичних кислотах і підставах

ОБЛАСТІ ЗАСТОСУВАННЯ

1. Плаваючі шари, повністю або частково затиснені, з подачею води висхідним потоком при експлуатації.

2. Традиційні системи з низхідним потоком при експлуатації і висхідним потоком при регенерації.

У обох випадках АМБЕРЛАЙТ RF 14 використовується як верхній шар для запобігання забиванням ковпачків дрібнішою іонообмінною смолою. Цей шар покращує розподіл або збір води або регенеранту над шаром смоли

АМБЕРЛАЙТ RF 14 Придатна для промислового використовування.