ю або сітчастою структурою, наприклад цеоліти. Іоніт утворює окрему гетерогенну фазу. При дисоціації, принаймні, один різновид іонів з тих чи інших причин не повинна мати можливості покинути фазу іоніту і перейти межу розділу. Такі іони називають фіксованими, вони найчастіше утворюються при дисоціації фіксованих йоногенних груп. Також в іоніте міститься еквівалентне фіксованим групам по заряду кількість іонів протилежного знака, званих противоионами, які можуть переходити межу розділу в еквівалентних кількостях. Звідси випливає, що фаза іона електрично нейтральна, і протівоіони вільно переходять межу розділу, причому кількість перейшли в ионит іонів в одиницю часу дорівнює кількості вийшли з іоніту іонів того ж знака за цей же проміжок часу [32]. Так визначають поняття іонного обміну - гетерогенний хімічний процес за участю електролітів і утворених ними іонів. Однією з фаз цієї гетерогенної системи обов'язково є іон [32].
Варто відзначити, що іоніти по виду заряду протівоіона поділяють на катіоніти, противоион в яких має позитивний заряд, аніоніти, протівоіони мають негативний заряд, і амфоліти, в них противоионами виступають як позитивні так і негативні іони [32 ].
Одна з важливих властивостей іоніту як полімерного тіла - набухання, яке забезпечує швидке протягом іонного обміну і суттєво впливає на його характер. Набухання протікає в силу двох причин. Перша пов'язана з наявністю в іоніте полярних функціональних груп, здатних до гідратації або сольватації і до утримання в іоніте противоионов. Друга пов'язана з противоионами, які здатні до гідратації і незалежному руху в іоніте. Набухання залежить в першу чергу від заряду протиіонів в іоніте: чим вище заряд протівоіона, тим менша кількість протиіонів входить в ионит. Звідси випливає, що чим вище заряд протівоіона, тим менша кількість води поглинається іонітом. З електростатичної точки зору, кулонівська взаємодія противоионов меншого заряду з функціональними групами слабкіше, ніж іонів більшого заряду. Тому й сили відштовхування однойменно заряджених фрагментів ланцюгів один від одного сильніше, і вони знаходяться в набряклому стані далі один від одного. Також, на набухання впливають і інші параметри: ступінь зшивання матриці, концентрація і склад зовнішнього розчину, ступінь дисоціації функціональних груп, pH системи [32].
Згідно [33] гетерогенні іонообмінні мембрани отримують пресуванням відповідного іоніту та поліетилену. В результаті виходять тонкі листи товщиною від 0,3 до 0,4 мм (іноді тонше). Мембрани як правило мають досить високою хімічною стійкістю і їх можна використовувати при будь-якому pH. Катіонообмінні мембрани, однак, мають більш високою стійкістю, ніж аніонообменние. Бувають також і гомогенні мембрани, що виготовляються введенням функціональних груп в матриці, виготовлені на основі термопласту, до якого щеплені моно- і дівінільние мономери.
Використані в даній роботі, модифіковані перфторовані мембрани марки МФ - 4СК. У них основою служить політетрафторетилен, який регулярно розділений перфторвініловим ефіром, а також має бічний ланцюг, яка закінчується сульфогруппа, до якої можуть прикріплятися позитивно заряджені іони. Хімічна формула такого полімеру приведено малюнку 10 [34].
Малюнок 10 - Хімічна формула полімеру МФ - 4СК.
На малюнку 10 символ М + показує будь-який позитивний іон, який може бути приєднаний до сульфогруппа. Встановлено, що в мембрані присутній дві незмішувані фази: фтороуглеродная фаза і іоноводная фаза. Показано, що друга фаза являє собою структуру, звану кластерної мережею raquo ;. Схематично внутрішня структура мембрани показана на малюнку 11.
Малюнок 11 - Схема внутрішньої структури мембрани МФ - 4СК
З малюнка видно, що полімерна фтороуглеродная ланцюг утворює пори, з'єднані каналами. Усередині цих пір і каналів поміщається іоноводная фаза, яка забезпечує іонний транспорт в мембрані. Середня відстань між порами становить 5 нм, середній діаметр пори 4 нм, а середня ширина каналу дорівнює 1 нм [34].
.6.2 Ионообменная ємність іоніту
Ємність обміну є найважливішою кількісною характеристикою іонітів, що характеризує сумарну кількість протиіонів, що припадає на одиниці маси сухого іоніту. Ця величина теоретично повинна відповідати числу функціональних груп і може бути оцінена по їх змісту в іоніте [32].
Мірою збіднення або збагачення будь-якого сорбенту служить величина, звана коефіцієнтом розподілу і рівна відношенню концентрації речовини в сорбенті до концентрації речовини в розчині, що показано у формулі (17) [32].
. (17)
Проте зазвичай бажано відокремити потрібний іон від інших іонів розчину, для це потрібно, щоб ионит виявляв ...
