Іонообмінні смоли. Катіоніт КУ-2-8

Іонообмінні смоли застосовуються в водоочистці з 60-х років XX століття, але особливого поширення набули в кінці 80-х — у 90-х роках. Іонообмінна смола являє собою скупчення досить дрібних (менше міліметра в діаметрі) кульок, виготовлені зі спеціальних полімерних матеріалів, іменованих для простоти «смолою». Для недосвідченого людини зовні така смола може нагадати щучу або минтаевую ікру. Однак, ця «ікра» володіє унікальними властивостями. «Ікринки», т. е. кульки смоли, здатні вловлювати з води іони різних речовин і «вбирати» в себе, віддаючи в замін «запасені» раніше іони. Таким чином здійснюється іон-ний обмін — звідси і узагальнююче назва цих смол — «ионообманные» або по науковому «іоніти».
Іонообмінні смоли являють собою нерозчинні високомолекулярні сполуки з функціональними іоногенними групами, здатними вступати в реакцію обміну з іонами розчину. Деякі типи іонітів мають здатність вступати в реакції комплексоутворення, окислення-відновлення, а також здатністю до фізичної сорбції ряду сполук.
Іоніти мають гелеву, макропористую і проміжну структуру. Гелеві іоніти позбавлені істинної пористості і здатні до іонному обміну тільки в набряклому стані. Макропористі іоніти володіють розвиненою поверхнею з-за наявності часу і тому здатні до іонному обміну як в набряклому, так і в ненабухшем стані. Гелеві іоніти характеризуються більшою обмінною ємністю, ніж макропористі, але поступаються їм за осмотичної стабільності, хімічної і термічної стійкості.
Іоніти представлені аніонітів — матеріалами, здатними до обміну аніонів, і катионитами — матеріалами, обменивающими катіони.
АНИОНИТЫ поділяються на: • сильноосновные, здатні до обміну аніонів будь-якого ступеня дисоціації в розчинах при будь-яких значеннях рН; • слабоосновные, здатні до обміну аніонів з розчинів кислот при рН 1-6; • проміжної та змішаної активності.
КАТІОНІТИ поділяються на: • сильнокислотні, обмінюєте катіони в розчинах при будь-яких значеннях рН; • слабокислотные, здатні до обміну катіонів у лужних середовищах при рН > 7. Як правило, іоніти випускаються в сольових (натрієва, хлориста) або змішано-сольових формах (натрій-воднева, гидроксильно-хлоридна). Крім того, випускаються іоніти, практично повністю перекладені в робочу форму (водневу гідроксильну та ін ). Ці матеріали використовуються в харчовій, фармацевтичній, медичній промисловості і для глибокого очищення конденсату на атомних електростанціях. Випускаються також готові суміші іонітів для використання у фільтрах змішаної дії.
Найважливішим показником іонообмінних смол є вологість, так як в силу гідрофільності функціональних груп іонообмінних смол волога, що міститься в смолі, є «хімічно зв'язаної». Причому спеціальне видалення цієї вологи призведе при подальшому використанні смоли тільки до фізичного руйнування гранул. «Зовнішня» ж волога, не хімічно пов'язана з функціональною групою смоли, як правило, видаляється перед упаковкою або з допомогою центрофугирования або фільтрування.
Катіоніт КУ-2-8 – найпоширеніший катионит, що застосовується в СНД. Катіоніт КУ -2 - 8 являє собою невеликі гранули (близько 1 мм в діаметрі) від світло-жовтого до темно-коричневого кольору. Це монофункціональна сильнокислотного іонообмінна смола з гелевою структурою, високомолекулярна полімерна речовина. Сополімер стиролу та дивінілбензолу. Містить один вид фіксованих іонів — сульфогруп, приєднані до ароматичних кілець. Основною характеристикою катіонітів є присутність у складі кислотних груп, водень яких може обмінюватися на іони металів, наявних в розчині. Відрізняється механічною міцністю, осмотичної стабільністю і високою хімічною стійкістю до дії кислот, лугів, окислювачів. Не розчиняється в воді і органічних розчинниках. Неплавка, негорючий, вибухобезпечна, неотруйна, радіоактивних та озоносодержащіх речовин не містить. Стійкий до дії високих (110-120° С) температур. Його обмінна ємність мало залежить від рН середовища.
Застосування катіоніту КУ -2 - 8. Його застосовують при водопідготовці для пом'якшення та демінералізації (знесолення) води. Часто катіоніт застосовують у поєднанні з аніонітів, для досягнення комплексного ефекту у водопідготовці. Катіоніт аходіт застосування у гідрометалургії для виборчого вилучення полівалентних металів, для вилучення з розчинів неорганічних і органічних речовин основного характеру, для селективного виділення цінних біологічно активних речовин з біосировини. Так само застосовується при очищенні зворотних і стічних вод, для регенерації відходів гальванотехніки і металообробки, для розділення і очищення різних речовин у хімічній промисловості і в якості каталізатора для органічного синтезу. Це один з найбільш перспективних катіонітів у вирішенні завдань охорони водойм від забруднення.