ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические основы метода из "Современная радиохимия" Успешное решение любой конкретной задачи с помощью ионообменного метода зависит от правильного выбора сорбента и условий его использования. Для этого очень важно четко представлять себе структуру и свойства сорбента как химического соединения, так как ионообменная способность, механические и физико-химические свойства сорбентов тесно связаны с их структурой и условиями синтеза. [c.156] Ионитами называются органические или неорганические веЩестВа, практически нерастворимые в воде и других растворителях, содержащие активные. (ионогенные) группы с подвижными ионами и способные обменивать эти ионы на ионы других электролитов (поглощаемые ионы) [321]. [c.157] Ионообменные сорбиты принадлежат к классу высокомолекулярных соединений, имеющих трехмерную пространственную структуру макромолекул. Этим и обусловлена их очень низкая растворимость [322]. [c.157] Кроме этих трех классов, существуют также смешанные иониты, т. е. сорбенты, в структуру которых одновременно входят как кислотные, так и основные группы. [c.157] Изменения свойств ионообменных сорбентов достигается введением различных ионогенных групп в структуру смолы и изменением проницаемости зерен смолы для ионов разного размера путем синтеза ионитов с различной степенью сшитости, т. е. с различным количеством поперечных связей в трехмерной структуре макромолекул. [c.157] Катиониты могут содержать в своем составе различные кислот ные группы сульфогруппу, фосфорнокислые, карбоксильные, феноль ные. мышьяковокислые, селеновокислые и др. [c.157] В состав анионитов в качестве функциональных групп могут вхо дить первичные, вторичные и третичные аминогруппы, четвертичные аммониевые и пиридиновые основания. [c.157] В зависимости от величины константы диссоциации катионитов в Н+-форме и анионитов в ОН -форме все смолы делятся на сильно- и слабокислотные катиониты и соответственно сильно- и слабоосновные аниониты. [c.157] Основность ионообменных сорбентов, т. е. степень и область диссоциации ионообменных групп, является одной из основных характеристик ионитов. Экспериментально эти характеристики получают путем снятия кривых титрования ионитов совершенно аналогично тому, как получают кривые титрования обычных растворов кислот или оснований. Типичные примеры кривых титрования, приведенные в монографии Гельфериха [323], представлены на рис. 2.53. Область диссоциации ионообменных групп является рабочей областью данного ионита. [c.157] Как видно нз рисунка, для ионитов типа сильных кислот (или оснований) эта область значительно шире, чем для слабокислотных (или слабоосновных) ионитов. [c.158] С помощью кривых титрования можно определить и другую очень важную характеристику ионитов — ионообменную емкость. Полная ионообменная емкость — это количество фиксированных пространственно доступных ионогенных групп, выраженное в миллиграмм-эквивалентах на грамм сухого ионита. [c.158] Обменная емкость сильнокислотных и сильноосновных ионитов практически не зависит от pH в широких пределах изменения этой величины. Для ионитов типа слабых кислот или оснований эта зависимость выражена очень резко, так как степень диссоциащ4и функциональных групп этих иопитов сильно зависит от pH. [c.158] При решении радиохимических задач, когда поглощаются микроколичества интересующего элемента, обменная емкость ионита часто остается неиспользованной, а потому при выборе ионита нет необходимости стремиться к выбору смолы с высокой полной ионообменной емкостью. [c.158] Характеристики некоторых наиболее распространенных как отечественных, так и иностранных ионообменных смол приведены в табл. 2.50. [c.158] Детальное описание свойств и синтеза этих смол можно найти в монографиях [321, 323, 324]. [c.158] Весьма существенным обстоятельством при выборе сорбентов является их химическая, термическая и радиационная устойчивость в условиях работы [325, 326]. [c.158] Устойчивость ионообменных смол находится в прямой зависимости от условий синтеза сорбента и структуры его скелета. Так, смолы конденсационного типа гораздо менее устойчивы, чем полимеризаци-онного типа. Из органических синтетических ионообменных смол наибольшей устойчивостью обладают смолы полимеризационного типа, синтезированные на основе сополимера стирола с дивииилбеизо-лом [316, 327]. [c.160] Однако и эти смолы часто оказываются нестойкими к воздействию сильной радиации [328—338]. Под действием ионизирующих излучений химические связи в молекулах нарушаются, в результате чего способность смол к обмену и регенерации понижается. Непосредственное воздействие радиации на смолы усиливается также действием продуктов радиолиза (например, перекиси водорода), возникающих в среде, из которой производится поглощение. [c.160] Таким образом, иониты, как правило, используют для работы в достаточно мягких условиях. Однако некоторые иониты могут в течение продолжительного времени работать в условиях агрессивной среды и высокой радиоактивности. Примером могут служить аниониты типа четвертичных аммониевых оснований, используемые для выделения плутония и отделения его от урана в 7 М НЫОз. Этот метод детально будет рассмотрен ниже. [c.161] Значительно большей устойчивостью к действию высоких температур и радиации обладают неорганические ионообменники. Поэтому в настоящее время некоторые проблемы радиохимического производства, в частности проблему пер еработки высокоактивных отходов, часто решают ка основе использования неорганических ионообменников. [c.161] Вернуться к основной статье