Ионообменник набухание

Таблица 1.5. Способность к набуханию сильнокислотных и сильноосновных ионообменников в воде как функция ионной формы и степени поперечного сшивания [3. 4]

Набухание в воде. Ионообменные смолы в воде нерастворимы, но при погружении в воду поглощают ее, т. е. набухают. Их набухание протекает по-разному в зависимости от свойств смолы и водного раствора, в который она погружена. Чем больше в структуре смолы гидрофильных ионогенных групп (чем выше емкость смолы), тем более склонен ионообменник к набуханию. При малом числе поперечных связей в матрице ионообменника набухание может достичь больших величин. Наоборот, при высокой сетчатости ионообменника набухание снижается, так как ему препятствуют поперечные связи. Поглощенная ионообменником вода хотя и не способна растворять его, но несколько растягивает его матрицу. Таким образом, набухший ионообменник представляет собой систему ионогенные группы и противоионы растворены в проникшей в него воде. [c.27]

Для анализа методом ионообменной хроматографии в тонких слоях на пластинку наносят соответствующие ионообменники. Однако широко распространенные ионообменные синтетические смолы редко применяют в ТСХ, так как они способны к сильному набуханию, вызывающему при сушке слоя растрескивание. Для ионного обмена в тонких слоях применяют жидкие ионообменники, нанося их на поверхность зерненого носителя, смеси ионитов с порошками целлюлозы, специальные сорта целлюлозы, а также минерально-органические иониты. [c.130]

Подготовка ионообменников к работе. Использованию ионитов для хроматографического разделения белков предшествует их предвари- тельная обработка. Иониты промышленного изготовления после набухания, во-первых, фракционируют по размеру частиц (однородность частиц сорбентов по размеру — одно из важных условий успешной хроматографии) и, во-вторых, подвергают циклизации — переводу их из одной формы в другую. Катиониты переводят из Ма+-формы в Н -фор-му или наоборот, а аниониты — из С1 -формы в ОН -форму или наоборот. В процессе такой обработки стабилизируется структура ионита и функциональные группы становятся более доступными. Одновременно ионит освобождается от примесей. [c.109]

Ионообменники характеризуются степенью набухания и емкостью. Степенью набухания называют объем упакованного в колонну обменника (в мл), приходящийся на 1 г его в сухом виде, и имеет размерность мл/г. Максимальное количество ионов, которое может связать ионообменник, определяет его емкость, которая совпадает с концентрацией ионогенных групп. Ёмкость выражается числам ммоль эквивалентов обмениваемого иона на 1 г сухого обменника (ммоль экв/г) или на 1 мл упакованного в колонну набухшего ионообменника (ммоль экв/мл) при значениях pH, соответствующих его полной ионизации. Для высокомолекулярных ионов или амфолитов, например белков, вводят понятие эффективная емкость, которая зависит от размера молекулы амфолита, расстояния между ионогенными группами и степени доступности всего объема пористой матрицы обменника для этих молекул. Понятия емкости и эффективной емкости могут не совпадать. Иногда приходится снижать полезную емкость сорбента за счет изменения pH, увеличивая при этом его эффективную емкость. Катионообменные смолы имеют емкость около 4,4 ммоль экв/г, а анионообменные — 3,5-4 ммоль экв/г для гелеобразной структуры и 2,5 ммоль экв/г дпя пористой. Обменная емкость изменяется при изменении pH. При низких pH происходит нейтрализация катионита при добавлении протона [c.34]

Добиться высокой эффективности разделения удалось при использовании микрочастиц полностью пористого силикагеля, которому равномерно привита фаза, имеющая ионообменные группы. Силикагелевая основа делает материал более прочным. Проблемы набухания или усадки колонки редко возникают. Материал устойчив к любым буферным растворам, растворителям и высоким температурам (до 80 °С). Однако сильнокислотные или слабоосновные растворы (2>рН>7,5) могут привести разрушению силикагелевой основы. Как правило, эффективность, полученная на привитых ионообменниках, сравнима с эффективностью обращенно-фазных материалов одинакового зернения. [c.111]

Связывающее вещество не должно уменьшать набухания фиксированного ионообменника (определяемого емкостью) и его разрешающей способности. [c.244]

При погружении ионообменника в раствор электролита набухание опре- деляется концентрацией электролита. С увеличением концентрации электролита поглощение растворителя уменьшается, так как снижается различие в осмотическом давлении между внутренним и внешним раствором. На степень набухания оказывает влияние также природа электролита, что может быть иллюстрировано результатами измерения поглошения воды смолами с сильнокислотными и сильноосновными ионогенными группами (табл. 1.5 и 1.6). [c.27]

Не претендуя на полноту списка, исключительно в целях ориентировки и сопоставления приведем сводку самых необходимых справочных данных о наиболее широко распространенных ионообменниках с указанием основных фирм-поставщиков. Более подробную информацию читатель сможет найти в каталогах этих фирм. В число справочных данных мы включим диапазоны размеров гранул в микрометрах или единицах МЕШ (см. выше), емкость для малых ионов — в миллиэквивалентах (а для глобулярных белков — в миллиграммах) на 1 мл упакованного в колонку набухшего обменника, степень набухания, т. е. объем упакованного обменника, приходящийся ыа 1 г его в сухом виде, и предел исключения (Мискл) т. е. наименьшую массу глобулярного белка, угке не способного проникнуть в поры обменника,— в Дальтонах. Кроме того, там, где это необходимо, в максимально краткой форме отметим индивидуальные особенности ионообменника. Расшифровка сокращенных обозначений ионоген-пых групп (DEAE, СМ и др.) была дана в начале этой главы. [c.268]

Установлено, что набухание органических ионообменников зависит от следующих факторов [c.29]

Степень сшивания смолы с азывает существенное влияние на степень набухания смолы, селективность и скорость установления равновесия. Низкая степень сшивания обусловливает высокую набухаемость при контакте с растворителем. Объем набухшей смолы в значительной степени изменяется с изменением свойств внешнего раствора. Это явление особенно нежелательно при работе в динамическом режиме. Низкая степень сшивания смолы способствует уменьшению различий в сродстве ионов к ионообменнику, что является одной из причин размывания зон при хроматографическом разделении. [c.31]

Набухание органических ионообменников является одним из наиболее важных свойств этих материалов, оно зависит главным образом от типа и свойств каркаса матрицы, величины обменной емкости, заряда и размера противоиона, типа связи между этим ионом и функциональными группами ионообменника, концентрации электролита в растворе и полярности растворителя. [c.82]

Ионообменники на основе разных типов углей в общем устойчивы к ионизирующему излучению. Облучение обменников вплоть до Ю Гр не зывает существенных изменений в их обменных свойствах. Вследствие низкой способности к набуханию не наблюдается существенного различия между устойчивостью сухого и набухшего обменника. [c.109]

Способность к набуханию снижается с увеличением поглощенной дозы. Монофункциональный сильноосновный анионообменник превращается в полифункциональный тип с функциональными группами разной основности. Одновременно отщепляются аммиак и низкомолекулярные амины. Часто образуются новые функциональные группы типа - ОН и -СООН. Таким образом смолы становятся биполярными ионообменниками. [c.114]

Кристаллическая решетка каркаса алюмосиликатов построена из силикатных тетраэдров, в части которых кремний замещен на алюминий. Для Т01-0 чтобы такая система оставалась электронейтральной, в нее должны входить катионы или протоны, образующие гидроксильные группы. Известно множество такого рода структур. Некоторые из каркасных алюмосиликатов имеют пористую трехмерную решетку и, подобно слоистым алюмосиликатам, способны как к набуханию, так и к ионному обмену. К такого рода алюмосиликатам относятся, в частности, цеолиты, которые интенсивно исследуются и как ионообменники, и как адсорбенты газов (см., например, [86] и [87]). [c.334]

Существуют и природные ионообменники, неорганические и органические. К первым, в частности, относятся цеолиты — алюмосиликаты, обладающие рыхлой кристаллической структурой и способные обменивать содержащиеся в них катионы на другие из окружающей жидкой среды. Примером вторых могут служить студни агара и ага-роида (А. А. Морозов). Это — полиэлектролиты, способные к катионному обмену. Набухание, застудневание и прочность структурной сетки студней зависят от природы замещенного катиона и подд,аются регулированию путем соответствующей солевой обработки. [c.260]

Алюмосиликаты с жесткой кристаллической структурой (цеолиты, полевые шпаты) почти не изменяют параметров решетки при обмене одних ионов на другие и не способны к набуханию в воде и сжатию при обезвоживании. Для волокнистых и слоистых алюмосиликатов характерна способность к набуханию и изменению параметров решетки в процессе обмена ионов. Эти особенности структуры во многом обусловливают различия в ионообменных свойствах набухающих и ненабухающих природных минеральных ионообменников. [c.40]

Фирма Bio-Rad на основе волокнистой целлюлозы производит ионообменники типа ellex . Анионит ellex D (DEAE-целлюлоза) выпускается с тремя номинальными значениями емкости (0,05 0,09 и 0,11 мэкв/мл) степень его набухания — 8 мл/г. Следующие четыре марки обменников имеют такие параметры (первая цифра — емкость, вторая — степень набухания) [c.271]

По размерам пор новые обменники не уступают агарозе, обеспечивая АГ скл= 10 (для глобулярных белков). Изменения pH и ионной силы элюента яе вызывают набухания или сжатия гранул. Свободный объем колонки, упакованной монодисперсными сферами, составляет около 40% ее полного объема ввиду отсутствия мелких гранул колонки, заполненные Моно Beads , создают малое сопро-, тивление для протекания элюента. Специалисты фирмы утверждают-что белки не обнаруживают каких-либо неспецифических взаимодействий с материалом новой матрицы. Как ун<е указывалось, но вые ионообменники поставляются только в готовых к использованию колонках. Для обеспечения хорошего разрешения белковых пиков рекомендуется загружать эти колопки из расчета не более 5 мг белка на один пик. [c.277]

Синтетические смолы являются гелями, каркас которых или матрица состоят из сети пространственно закрепленных между собой углеродных цепей. С матрицей жестко соединены фиксированные ионы, несущие заряд и придающие смоле свойства ионообменника. Сама матрица гидрофобна, а гидрофильные фиксированные ионы придают ей способность к набуханию, превращая смолу в полуэлектролит. Набухаемость смолы зависит от числа поперечных связей в молекуле или сшивки. [c.110]

Ионообменники нерастворимы в воде, но если сухой ионбобменник поместить в воду, он будет ее поглощать, происходит его набухание. Причиной набухания является наличие в структуре ионообменников гидрофильных ионогенных групп. Чем их больше, чем выше емкость сорбента, тем более он склонен к набуханию. Набухание зависит не только от числа ионогенных групп, но и от их природы, степени ионизации, заряда противоиона, от концентрации внешнего раствора (чем она меньше, тем больше набухание). Конечно, чем больше плотность матрицы (т. е. содержание ДВБ), тем меньше набухание ионообменника. В аналитической практике набухание может иг- [c.314]

Для измерения теплот набухания, теплот равновесия различных форм и теплот частичного обмена как функции от состава ионообменника использовался простой калориметр, работающий в неизотермиче-скнх условиях. Теплоты полного обмена получали суммированием теплот частичного обмена от двух чисто катионных форм до смешанной формы, за исключением Rb+- и Сб -форм, где была необходима экстраполяция. С помощью соответствующих термодинамических расчетов можно получить в зависимости от состава ионообменника стандартные А// и дифференциальные д АИ1)/дд теплоты неполного обмена. Стандартные величины свободной энергии АС были получены либо из графиков, построенных по методу Киелланда, либо путем обработки данных, полученных по методу Гайнеса и Томаса (табл. 17). [c.84]

Очевидно, что строение и состав ионообменников этого класса установлены недостаточно точно. Данные, относящиеся ко всем другим соединениям, кроме фосфата циркония, позволяют лишь только предполагать, что их строение аналогично строению последнего. Согласно выдвинутому предположению, элементарная ячейка фосфата циркония состоит из линейных полимерных цепочек. Но высокая физическая устойчивость, отсутствие набухания и свойства ионного сита [48] — свойства, которые связаны с наличием жесткого трехмерного каркаса и характерны для цеолитов (см. стр. 61), а не для волокнистых или слоистых ионообменников. Поэтому возможно, что элементарную ячейку фосфата циркония правильнее изображать, согласно Клирфельду и Вону [44], в виде циклического полимера, а не в форме линейного полимера, по Краусу-Джонсону, с кислородными и гидроксильными мостиками, соединяющими каждую пару атомов циркония. [c.137]

Эти ионообменники получают на основе носителей для гель-фильтрации - поперечно-сшитых декстранов (сефадекс) или агароз (сефароза СЬ, биогель А). Они обладают свойствами ионообменников и гель-фильтрующих материалов и гораздо меньшей обменной емкостью к молекулам, превышающим по своим размерам предел эксклюзии ионообменника в условиях эксперимента. Из-за наличия заряженных групп степень набухания таких смол и, следовательно, предел эксклюзии варьируют в зависимости от pH и ионной силы (нехарактерным для гель-фильтрующих материалов образом). [c.437]

Ионообменники можно рассматривать как гелеобразные дисперсные системы (за исключением так называемых жидких ионообменников ), В качестве дисперсной среды служит низкомолекулярный растворитель, обычно вода дисперсной фазой является трехмерный полимерный каркас ионо-обменника. По своему химическому составу полимерный каркас ионооб-менника может быть органического (ионообменники на основе органических полимеров целлюлозы, декстранов и т, п,) или неорганического (фосфат циркония, алюмосиликаты) происхождения. Полимерные цепочки соединяются между собой поперечными связями (.метиленовые или дивинил-бензольные мостики, ионные связи) с образованием трехмерного каркаса, который препятствует перемещению полимерных цепей и их растворению. При контакте с растворителем наблюдается только набуханне каркаса, которое зависит от характера, количества и длины поперечных связей. [c.11]

Полученный таким образом ионообменник в Na(OH)-фopмe тщательно промывают водой до нейтральной реакции промывных вод для слабокислотных или слабоосновных ионообменников промывание прекращают прн pH промывной воды, равном 8. Весь цикл очистки повторяют 2 — 3 раза. У слабосшитых смол наблюдается значительное изменение объема смолы вследствие сильного набухания в щелочных растворах. В некоторых случаях происходит разрыв стеклянной колонки. Поэтому после первой стадии цикла рекомендуется переносить обменник в стакан и заливать раствором гидроксида натрия. По достижении равновесия обменник снова переносят в колонку и промывают 2 — 3 объемами раствора гидроксида натрия. Если происходит сильное разрушение обменника в щелочной среде, используют раствор ацетата натрия, как описано в методе А. [c.75]

В настоящее время в понообменной технологии широко ис-ргользуют колонны с неподвижным слоем смолы. В основании колонны предусматривается какое-либо опорное устройство для смолы, например в виде решетки, на которую насыпан слой гравия и затем слой песка. На опорный слой загружают влажную смолу. Плотная набивка колонн не допускается, так как при набухании смолы давление набухания может разорвать аппарат. В верхней части колонн (особенно большого диаметра) предусматривается распределитель, который дает возможность вводить жидкость в колонну при сравнительно высоких скоростях потоков, не повредив слоя смолы. Обычно распределитель— это коллектор с несколькими радиальными патрубками н направляющими струй. При использовании одного патрубка жидкость может начать двигаться по пути наименьшего сопротивления, что приводит к образованию каналов в слое смолы. При конструировании колонн необходимо предусматривать трубопроводы для подачи рабочего, элюирующего и промывного растворов, соответствующие коллекторы. Предусматриваются приспособления для обратной промывки смолы снизу, которую производят периодически для удаления мелких частиц истертого ионообменника и предупреждения слеживаемости смолы (рис. 49). [c.163]

Рудаковым с соавторами было предложено использовать в качестве катализаторов твердые ионообменники [142], Особенно пригодными оказались сульфированные фенол-формальде-гидные смолы, выпускавшиеся в СССР под марками МСФ и Эспатнт I [136, 145]. Позднее у сополимера стирола и дивинил-бензола с сульфогруппами и макроретикулярной (сетчатой) структурой были обнаружены еще лучшие свойства [269]. Реакцию вели в термостатированной колонне. Катализатор предварительно обезвоживали сушкой при 150°С или вымачиванием в ледяной уксусной или крепкой муравьиной кислоте. Последнее можно осуществлять в том же реакторе, при непрерывном взмучивании катализатора потоком жидкости снизу. Взмучивание необходимо, так как объем катализатора от набухания увеличивается на 30—60%, в результате чего может создаться давление на стенки реактора и произойти спекание катализатора. [c.88]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология