ся в електрохімії задовго до отримання перших синтетичних іонообмінних смол [25, 28]. Теорію електрохімічно активних і неактивних мембран почали розробляти ще в минулому столітті. Побудований на основі інертних мембран класичний електродіаліз знайшов повсюдне застосування в ряді процесів, хоча в багатьох випадках, наприклад у водопідготовці і обессоливании природних вод, виявився неекономічним. Інтенсивно проводилися з початку 30-х років роботи з електродіалізі природних вод за участю неактивних діафрагм практично припинилися ще до початку війни. Застосування синтетичних іонообмінних мембран, селективних до іонів одного знака і практично не володіють фільтруючою здатністю, дозволило переглянути все зроблене раніше по електродіалізі і відродити на новій основі обробку природних і промислових розчинів [28].
1.1.1 Властивості іонітів
Не дивлячись на великі досягнення в теорії та практиці іонного обміну [18], сучасна наука ще не в змозі дати відповідь на багато питань, що стосуються перебігу основних і побічних процесів, що супроводжують цей процес. Складність відбуваються явищ, труднощі їх математичної інтерпретації змушують дослідників знову і знову повертатися до теорії іонного обміну. Найбільш плідні для розуміння іонообмінних процесів концепції, які виходять з модельних уявлень про будову іонітів [28]. Поява до теперішнього часу великої кількості варіантів моделей пояснюється не тільки складністю процесів, що відбуваються, але і різноманіттям властивостей досліджуваних іонітів. Поки ще немає єдиної моделі, яка б задовільно пояснювала явища хімічного і електрохімічного рівноваг, кінетики обміну, характер набухання іонітів, побічні процеси сорбції розчину, розчинника, іонних і молекулярних компонент розчинених речовин і т. Д. По виду обмінюються іонів іоніти діляться на катіоніти, аніоніти і амфоліги. Типові реакції іонного обміну можуть бути представлені наступними схемами:
Найбільш простою моделлю, яка описує основні властивості іонітів, є заряджена «губка» [28]. Стінки «губки» - матриця - несуть нерухомо закріплені заряди одного знака - фіксовані іони. Їх електричний заряд компенсується знаходяться в порах іонами протилежного знака - противоионами. При зіткненні такий «губки» з розчином розчинник проникає в її пори; іони сольватіруются і дисоціюють, а сам ионит набухає.
Протівоіони під дією градієнта концентрації або градієнта потенціалу здатні пересуватися в порах «губки». Якщо ионит спочатку заряджений тільки противоионами А +, а розчин містить іони В + і Y--, то при зануренні іоніту в розчин почнеться реакція (I.1). Через деякий час встановиться іонообмінне рівновага: ионит буде містити іони А + і В +, ці ж іони будуть знаходитися і в розчині. Положення рівноваги характеризується константою реакції іонного обміну (I.4)
на величину якої в першу чергу впливає спорідненість іоніту до Протівоіони.
Разом з розчинником в ионит проникає деяка кількість коіонов - іонів, однойменних по знаку з фіксованими групами. В силу збереження загальної електронейтральності системи разом з коіонамі в ионит проникає ще еквівалентну кількість протиіонів. Це додаткова кількість необмінно поглиненого, або, як його ще називають, доннановскі сорбованого, електроліту може бути визначене по рівнянню Доннана, згідно наступному співвідношенню
де,, - локальні Моляльность відповідно зовнішнього розчину, адсорбованого електроліту і протиіонів;- Коефіцієнт активності; і - число коіонов і протиіонів, що з'являються при дисоціації однієї молекули електроліту у воді, так що, і - середні Моляльность коефіцієнти іонної активності електроліту у фазі розчину і фазі іоніту; k-коефіцієнт, що враховує тиск набухання.
Серед іонітів найбільшого поширення набули синтетичні іонообмінні смоли [25]. Вони володіють великою ємністю (т. Е. Високою концентрацією фіксованих іонів), хорошими кінетичними характеристиками, стійки до кислот і лугів, можуть бути багаторазово регенеровані.
Більшість смол російського виробництва і їх зарубіжних аналогів містить матрицю, отриману методом кополімеризації стиролу і дивинилбензола (ДВБ). У разі катіонообменной смоли КУ - 2 цю матрицю потім сульфируют, а для отримання аніонообмінної смоли (АВ - 17, АВ - 17П) - амінується (малюнок 1). Кожне зерно готового продукту являє собою одну гігантську молекулу. Вона складається з пов'язаних між собою дівінілбензол лінійних ланцюгів полістиролу - матриці, несучої сульфогрупи (фіксовані іони). Ступінь зшивання матриці (і розмір пор іонообмінної смоли) визначається відсотковим вмістом ДВБ, яке вказується останньою цифрою в маркуванні іоніту. Наприклад, позначення АВ - 17-8 показує, що ионит містить 8% ДВБ.
а б
Малюнок 1.1.1.1 - Схема хімічної будови катіонообменной смоли КУ -...
