Общие сведения о процессах ионного обмена. Структура ионитов и основные типы ионообменных материалов

Ионный обмен – это процесс контакта между очищенной средой и поверхностью твердого тела, сопровождающийся на поверхности твердого тела адсорбцией ионов определенного состава и поступлением из состава в окруж.среду ионов другого вида.

Иониты представляют собой нерастворимые высокомолекулярные вещества, которые благодаря наличию в них специальных функциональных групп способны к реакциям ионного обмена. Другими словами, иониты способны поглощать из раствора положительные или отрицательные ионы в обмен на эквивалентные количества других ионов, содержащихся в ионите, имеющих заряд того же знака. По знаку заряда обменивающихся ионов различают катиониты и аниониты. Способность ионитов к обмену ионами с раствором определяется их строением.

1 - полимерная матрица
2 - ионные функциональные группы полимерной матрицы
3 – противоионы

· Катиониты (поглощают катионы). -SO₃H - сильнокислотный катионит,

-COOH - слабокислотный катионит.

· Аниониты (поглощают из ОС органич.или неорганич.анионы). NH₂, =NH, ≡N - слабоосновный анионит, -NR₃ - сильноосновный анионит.

Природные ионообменные материалы – алюмосиликаты; синтетические, искусственно полученные иониты называются ионообменными смолами.

По химической природе иониты бывают неорганическими (минеральными) и органическими.

Упомянутые выше функциональные группы способны вступать в реакции ионного обмена с ионами растворенных веществ (примесями - применительно к воде). Если матрицу ионообменной смолы обозначить как R, то реакция такого обмена выглядит:

а) R^- – H⁺ + Na⁺ + Cl^- → R^- – Na⁺ + H⁺ + Cl^-

б) R⁺ – OH^- + Na⁺ + Cl^- → R⁺ – Cl^- + Na⁺ + OH^-

По такой реакции легко обмениваются катионы солей жесткости, ионы железа, марганца.