ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ионообменные смолы из "Хроматографические материалы" Ионообменные смолы — набухающие органические полиэлектролиты, способные поглощать ионы по обменному механизму. Катионитами называют ионообменники с отрицательно заряженными активными группами, на которых адсорбируются катионы, и анионитами — ионообменники с положительно заряженными группами, на которых адсорбируются анионы. [c.82] Получают ионообменные смолы методами сополимеризации (реже — поликонденсации) в виде правильных шариков (бисер) или зерен произвольной формы (гранулы). Активные, или ионогенные, группы вводят в полимер на последней стадии сиптеза. Гидрофильностью активных групп обусловлена способность смол к набуханию в воде и некоторых полярных растворителях (см. разд. 76—77), но набухаемость ограничена из-за наличия поперечных связей (мостиков) между цепями полимера. С ростом степени сшивки объемная набухаемость смол снижается. У слабосшитых ионитов объем набухших зерен, а следовательно, и объем слоя в колонке, сильно зависят от состава и ионной силы раствора. [c.82] Структура смол различается в зависимости от метода синтеза. Обычные смолы имеют сетчатую гелевую структуру без истинных пор. Распределение поперечно-сшивающих мостиков редко бывает равномерным, обычно в зерне наблюдаются участки повышенной и пониженной сшитости. Такие сгустки и разрежения рассеяны по зерну случайным образом. Специальными методами получают так называемые изопористые смолы (ИП) с равномерным распределением мостиков в полимерной сетке геля. Помимо смол с непрерывно-гелевой структурой вырабатывают еще макропористые (МП), или макроретикулярные, смолы, в структуре которых содержатся истинные поры надмолекулярного размера (чаще 20—100 нм, иногда до 10 нм см. разд. 75). [c.82] Эффективность использования обменной емкости смол (т. е. рабочая обменная емкость) зависит от многих факторов, в том числе от скорости фильтрации. Влияние скорости фильтрации связано с кинетикой обменного процесса, которая включает, в частности, диффузию ионов внутри зерна. Скорость ионного обмена выше у слабосшитых и макропористых смол и значительно ниже у сильно-сшитых смол. [c.83] При длительном хранении смол в воде наблюдается накопление продуктов выщелачивания. Полистирольные сульфокатиониты в Н-форме за 6 месяцев накапливают до 0,2 мкг высокомолекулярного сульфоната (продукт красного цвета) на 1 г смолы. Аналогичным образом в анионитах накапливаются и выходят в раствор алифатические амины. Учитывая это, после длительного перерыва перед новым использованием колонки следует промывать, водой (1—2 объема набивки). [c.83] Механическая прочность и устойчивость к истиранию у большинства бисерных смол довольно высоки. Однако не все смолы выдерживают резкое изменение состава фильтрующегося раствора, приводящее к осмотическому шоку . Особенно неблагоприятно влияет замачивание сухих смол в воде — ша- рики при этом растрескиваются и крошатся. Чтобы предотвратить растрескивание, рекомендуется сухие смолы замачивать сначала в насыщенном растворе Na l и только потом переносить в воду. Медленное набухание смолы снимает перенапряжения на микросферах и разрушение зерен. Наибольшей механической прочностью, устойчивостью к истиранию и действию осмотического шока обладают сильносшитые иониты, а также ИП-смолы и, особенно, МП-смолы. [c.83] По степени ионизации активных групп иониты подразделяют на сильно-и слабокислотные (катиониты) и сильно- и слабоосновные (аниониты). Полифунк-циональными называют иониты с несколькими типами активных групп. У слабокислотных катионитов и слабоосновных анионитов обменная емкость зависит от кислотности среды, тогда как сильнокислотные катиониты и сильноосновные аниониты могут обменивать ионы практически при любом значении pH среды от О—2 до 12—14. [c.83] Специфичность поглощения ионов определяется зарядом (для поливалентных ионов специфичность значительно выше, чем для одновалентных), размерами иона в гидратированном состоянии и другими факторами, в том числе свойствами органической основы, матрицы ионита (см. разд. 61—66). Некоторые смолы проявляют склонность к образованию дополнительных, комплексных связей с ионами, такие смолы называют хелатнЫми. Селективность ионного обмена можно регулировать введением в состав элюента комплексообразующнх реактивов и использованием смешанных растворителей. [c.83] Разнообразно применение ионообменных смол хроматографическое разделение (в том числе групповое разделение веществ заряженных и незаряженных ц разделение по знаку заряда), удаление ионов из растворов, концентрирование ионов, изменение солевого состава жидкостей, введение нужных ионов в реакционную смесь прц проведении реакции посредством фильтрования через колонку, катализ. [c.83] В лабораторной практике чаще всего используют смолы с зернением 100— 150 мкм для КЖХ низкого давления и 50—100 мкм — для аналогичных работ для КЖХ с высоким разрешением. Смолы с зернением крупнее 300 мкм применяют в основном в промышленных ионообменных установках. Для фильтрации с повышенной скоростью и для использования в установках с циркуляцией смолы или с кипящим слоем применяют сорта смол с укрупненным зернением (больше 500 мкм). [c.84] По-видимому, перспективно использование в промышленности ионообменных смол в виде волокон. В 1972 г, фирмой СС (США) начато производство ионообменных волокон на основе сульфофенолового катионита. Первые образцы имели волокна длиной в среднем 8 см и толщиной 17 мкм. Волокна набухают слабо, кинетика ионного обмена отличается высокой скоростью, в колоннах волокна выдерживают давление до 1400 кгс/см . [c.84] Специально для хроматографии выпускают хроматографические сорта (ХС) ионитов, которые отличаются в первую очередь равномерным гранулометрическим составом, узким диапазоном зернения и отсутствием тонкодисперсной фракции ( мути ). Смолы ХС подвергают некоторой очистке, но обычно они уступают по чистоте специальным смолам аналитических сортов (АС). Последние получают посредством промывания смол растворами кислот, щелочей и комплексообразователей и органическими растворителями (см. разд. 83). Выпускают также специально очищенные сорта смол для использования в фармацевтических целях и в пищевой промышленности — ФС. Ядерные марки смол (ЯМ) используют в контурах водяного охлаждения ядерных реакторов эти смолы должны быть высокой степени чистоты, тщательно отсеяны от мелких частиц, а также иметь высокую степень полноты перевода в заданную ионную форму. [c.84] Полистирольные сульфокатиониты отличаются высокой термической и химической стойкостью. Они нерастворимы в большинстве органических растворителей, устойчивы к действию концентрированных растворов кислот и щелочей, умеренно устойчивы к действию окислителей. Сильносшитые смолы (с содержанием ДВБ 10—12% и более) обладают повышенной устойчивостью к действию сильных окислителей. Рабочий диапазон pH очень широк от О—1 до 13—14. [c.85] Микрозернистые полистирольные сульфокатиониты широко используют в амино- кислотных и других биохимических автоанализаторах (см. также разд. 72). [c.85] В некоторых приборах используют лигандный метод разделения аминокислот в виде металлических комплексов на смоле, например в цинковой форме. Вследствие повышенной специфичности смолы к таким комплексам разделение аминокислот обычно улучшается (А г i к а w а Т., Makine I., Federation Pro ., 1966, V. 25, No. 2, p. 786). [c.85] Вернуться к основной статье