Катионообменные Смолы

(поликислоты, катиониты), синтетич. Сетчатые полимеры, способные к обмену катионов в водных и водно-орг. Р-рах электролитов. В полимерной матрице (каркасе) К. С. Фиксированы ионогенные группы, способные диссоциировать на полианионы и компенсирующие их заряды подвижные катионы (противоионы), напр. (для одной группы) ПЧSO3HDПЧSO3-+Н +, участвующие в ионном обмене с разл. Др. Катионами. Кислотность смолы определяется хим. Строением ионогенных групп, напр. (в зависимости от валентности элемента Э=S, P, As, С. X=ОН, Н, R), природой элемента, числом атомов =О у атома Э, а также природой матрицы и сшивающего агента. По кислотности ионогенных групп К. С. Подразделяют б. Ч. На сильно-, средне- и слабокислотные (кислотность смолы определяют значением pК а).

Смолы первого типа содержат группы SO3H(pK а 1-2), второго типа-Р(О)(Х)ОН, где X = Н, ОН, R, OR. R-opг. Или любая др. Группа [рК а ~ 3-4,5. Для Р(О)(ОН)2 рК а2 ~ 8-10], смолы третьего типа-группы СООН, ArOH, ArSH, Аr(ОН)2, рК а5-10. Существуют также бифункц. К. С., содержащие одновременно группы SO3H и СООН, SO3H и С 6 Н 4 ОН, СООН и С 6 Н 4 ОН. Обменная емкость для сильнокислотных К. С, в отличие от слабо- и среднекислотных не зависит От рН р-ра. По структуре м. Б. Микропористыми, или гелевыми, и макропористыми (см. Макропористые ионообменные смолы). Методы получения. 1) полимераналогичные превращ. Сетчатых сополимеров (гл. Обр. Стирола с дивинил бензолом), напр, сульфирование, фосфорилирование гидроксилсодержащих сополимеров.

2) сополимеризация или сопо-ликонденсация соответствующих мономеров, напр. Поликонденсация сулъфокислот с альдегидами, полимеризация фосфорсодержащих мономеров, производных акриловой к-ты с диенами. К. С.-твердые, нерастворимые, ограниченно набухающие продукты. Достаточно устойчивы в р-рах к-т и щелочей, орг. Р-рителях. Сильные окислители (Н 2 О 2, К 2 Сr2 О 7, HNO3) разрушают К. С., отщепляя б. Ч. Ионогенные группы. Фосфорсодержащие катиониты более устойчивы, чем сульфокислотные. Термостойкость смолы с группами Р(О)(ОН)2 составляет 150-175 °С, с группами SО 3 Н - до 120-150 °С, с группами СООН - 130-160 °С. К. С. Поликонденсац. Типа менее химически и термически стойки, чем смолы полимеризац. Типа. Мех. Прочность достаточно высока, особенно у гранулир.

И макропористых смол. Избирательность сульфокислотных К. С. Уменьшается в ряду ионов К +>Na>Li+ с увеличением размера гидратир. Иона и возрастает в ряду металлов М 1+<М 2+<М 3+. Для фосфорнокислотных и карбоксильных К. С. Характерна высокая избирательность по отношению к поливалентным металлам, в т. Ч. Способным к комплексообразованию, и металлам, дающим оксидные катионы, напр. UO22+ , VO2+. Применяют К. С. При водоподготовке (также и в сочетании с анионообменными смолами), в гидрометаллургии для избирательного извлечения поливалентных металлов, для извлечения из р-ров неорг. И орг. В-в основного характера, для селективного выделения ценных, биологически активных в-в из биосырья, как кислотные кат. (напр., при этерификации к-т, гидролизе эфиров) и носители катализаторов, ферментов, комплексонов, для получения гетерог.

Мембран и др. См. Также Иониты. Лит. Самсонов Г. В., Тростянская Е. Б., Елькин Г. Э., Ионный обмен. Л., 1969. Энциклопедия полимеров, т. 1, М., 1972, с. 992-1000. Ионообменные материалы. Каталог. НПО Биохимреактив, М., 1978. Иониты. Каталог, НИИТЭХИМ, Черкассы, 1980. Гребенюк В. Д., Мазо А. А., Обессоливапие воды ионитами, М., 1980. А. Б. Пашков.