Полиэлектролиты как иониты

Матрица ионита гидрофобна. Введение фиксированных ионов означает появление гидрофильных групп, вследствие чего матрица приобретает способность к набуханию, а смола превращается в полиэлектролит. По существу, зерно ионита является гигантской молекулой. Чтобы ее растворить, необходимо разорвать прочные связи С—С. Поэтому иониты нерастворимы в воде и во всех растворителях, не способных разрушить эти связи. Однако набухаемость синтетических ионитов ограничена благодаря наличию в полимерной молекуле поперечных связей, так называемых мостиков, или сшивки. [c.113]

Полиэлектролитное набухание можно устранить путем введения в исходный раствор некоторого избытка нейтрального низкомолекулярного электролита или путем поддержания постоянной ионной силы раствора при разбавлении. Тогда концентрация компенсирующих противоионов в молекулярных клубках не изменяется при разбавлении, и полиэлектролит в растворе ведет себя, как незаряженный полимер приведенная вязкость линейно уменьшается с уменьшением концентрации (см. рис. IV. 3). Аналогичное поведение обнаруживает полиэлектролит в растворителях с относительно низкой диэлектрической проницаемостью, в которых электролитическая диссоциация практически полностью подавлена (например, полиметакриловая кислота в абсолютном метаноле или полиакриловая кислота в диоксане). Такими приемами разбавления или подбором подходящего неводного растворителя пользуются при определении молекулярной массы полиэлектролита вискозиметрическим методом. [c.121]

Сложность поддержания постоянства ионной силы заключается в учете вклада полиэлектролита. Если полиэлектролит сильный, т. е. каждое мономерное звено несет ионизированную группу, то [c.121]

Концентрации ионов в начальном и конечном состояниях в системе полиэлектролит — внешний раствор при [c.325]

Таблица ХУ1.2. Концентрации ионов в начальном и конечном состояниях в системе полиэлектролит — внешний раствор при V"/ = 1 // = 1

Важное значение в связи с получением дистиллированной воды для использования в различных областях техники и химической технологии и в связи с опреснением морской воды приобрело использование ионообменных процессов для полного удаления из воды ионов — обессоливание воды. Для обессоливания используются высокоэффективные органические ионообменные смолы с емкостью обмена, достигающей 10 г-экв/кг. Ионообменные смолы представляют собой полиэлектролит, цепи которого сшиты в единую трехмерную сетку. Такая структура обеспечивает высокую механическую прочность гранул и мембран из ионообменных смол. В воде смолы набухают, и все ионогенные группы в объеме гранул становятся доступными для ионов, растворенных в воде. [c.213]

Сенсибилизация проявляется в ухудшающем действии защитных реагентов, если они добавлены в недостаточных количествах. Это служило источником различных недоразумений, когда добавки к соленым буровым растворам очень небольших количеств карбоксиметилцеллюлозы вместо улучшения вызывали рост водоотдачи и разделение фаз. Н. П. Песков приписал подобные явления десорбции стабилизирующих ионов и переходу их на коллоидный полиэлектролит. Г. Фрейндлих считает сенсибилизацию частным случаем взаимной коагуляции коллоидов, связанной с их разноименной заряженностью. Такие представления хорошо объясняют сенсибилизацию лиофобных коллоидов, но неприменимы для лиофильных. Более вероятно, что макромолекулы защитного реагента, присутствующие в количествах, недостаточных для образования сплошной полимер-глинистой структуры, вызывают возникновение местных структурированных сгустков, перемежающихся областями с разреженной структурой. [c.93]

Увеличение концентрации кислоты в реакционной среде при постоянном содержании хитозана приводит к снижению кэф. Данный эффект не связан с уменьшением числа свободных МНг-групп, поскольку в указанных условиях аминогруппы уже полностью протонированы. Это можно объяснить, исходя из представления о хитозане как полиэлектролите. По данным работы в разбавленных солянокислых растворах макромолекулы этого полисахарида находятся в конформации набухшего клубка, размеры которого для данной молекулярной массы определяются различными факторами, в том числе и величиной ионной силы раствора Iq. [c.500]

Матрица ионита гидрофобна. Введение фиксированных ионов означает введение в гидрофобную матрицу гидрофильных групп, вследствие чего матрица приобретает способность к набуханию, а смола превращается в полиэлектролит. Зерно ионита по существу является гигантской молекулой. Чтобы ее растворить, нужно разорвать прочные С—С связи. Поэтому иониты нерастворимы во всех тех растворителях, которые не разрушают сам ионит. [c.77]

Такой полиэлектролит не растворим в воде и в большинстве растворителей, но тем не менее способен к реакциям обмена. Схематически его реакцию, например с ионами кальция, можно представить следующим образом [c.49]

Количественная информация по взаимодействию в системе металл — полиэлектролит может быть получена калориметрическим и потенциометрическим методами. Методика калориметрических измерений заключается в добавлении раствора соли металла к раствору полиэлектролита с известной степенью нейтрализации. Потенциометрический метод в общем случае применяется для исследования конкуренции между протоном и ионом металла путем титрования полиэлектролита кислотой или основанием в присутствии и в отсутствие ионов металла. Такой подход связан со следующими трудностями [c.115]

Невозможно определить коэффициенты активности ионов, находящихся в полиэлектролите, а также коэффициент активности самого полиэлектролита. [c.115]

Поскольку изменение устойчивости золей в присутствии КМЦ непосредственно связано с адсорбцией молекул (ионов) полиэлектролита дисперсной фазой, то важно установить, какая доля введенных в золь макромолекул адсорбируется коллоидными частицами и какое покрытие их поверхности молекулами КМЦ обеспечивает стабилизацию коллоидного раствора. Это может быть осуществлено косвенным путем — на основании данных о влиянии концентрации дисперсной фазы на устойчивость золя [12] в присутствии полиэлектролита. Оказалось, что количество полиэлектролита, которое необходимо ввести в золь для достижения заданной устойчивости, приблизительно пропорционально концентрации дисперсной фазы, независимо от валентности коагулирующего иона . Поскольку при разбавлении золя степень дисперсности остается, по-видимому, неизменной, то уменьшение концентрации дисперсной фазы эквивалентно такому же уменьшению суммарной адсорбирующей поверхности. Это означает, что введенный в систему полиэлектролит практически полностью адсорбируется коллоидными частицами [12]. Отсюда, зная удельную поверхность дисперсной фазы, можно определить площадь, приходящуюся на одну адсорбированную молекулу КМЦ,-и сделать некоторые предположения относительно ориентации макромолекул на поверхности частиц. Найденная по адсорбции метиленового голубого из водного раствора [13] величина удельной поверхности свежеосажденного коагулята отрицательного золя Agi составляла в нашем случае 11 м /г, положительного — 6,6 iVs, минимальная концентрация КМЦ-ЗОО в растворе, при которой достигается предельная устойчивость золя по отношению к ионам Na и Са . равна 5-10" лг моль л. Нетрудно показать, что, при полном поглощении введенных в золь макромолекул на одну адсорбированную [c.37]

Термин полиэлектролит применим ко всем полимерам, которые диссоциируют в растворе на ионы. Синтетические полиэлектролиты — это полимеры с относительно простой и определенной химической структурой, поэтому они являются идеальными объектами для изучения химических, электрохимических и физических свойств макро-молекулярных систем. Основные выводы этих исследований могут быть использованы и для сшитых ионообменных полимеров. [c.9]

Прежде всего возникает вопрос о правомерности использования понятия концентрации в применении к фазе ионитов. Действительно, ионит (в основном здесь нами рассматривается синтетический сетчатый органический полиэлектролит) является неоднородной фазой, причем неоднородность заложена в самой идее сополимеризации с включением компонента, образующего сшивки или мостики [19]. Для таких систем строгим являлся бы статистический анализ, при котором для каждого компонента в ионите рассматривался бы бесконечный набор состояний с различными уровнями взаимодействия с окружающей средой. Однако общепринятым в научном и технологическом исследовании является введение и использование понятия концентрации для компонентов, принимающих участие в межфаз-ном ионном обмене и находящихся в фазе ионита, который является фазой переменного состава. Можно полагать, что повторяющимися в ионите являются не состояния сорбированных отдельных ионов, а совокупности, охватывающие некоторые участки ионита, достаточно большие, для того чтобы включить в себя весь возможный набор состояний, и достаточно малые, для того чтобы эту систему — набор совокупностей — рассматривать как статистически однородную, для которой можно ввести понятие концентрации. [c.79]

Таким образом, в осмотической теории слабо сшитый ионит (обычно с 0,4—0,5% ДВБ) принимают за эталон, в котором давлением набухания пренебрегают. Логичнее было бы в качестве такого эталона использовать несшитый полиэлектролит, в котором вовсе отсутствует давление набухания. Однако при выборе эталона авторы осмотической теории исходили из того, что известные им изотермы сорбции паров воды сшитыми ионитами располагались в соответствии с требованиями осмотической теории в области достаточно высоких значений а изотермы ионита с большей степенью сшивки располагались ниже изотермы с меньшей степенью сшивки, а в области малых значений а все изотермы практически сливались. Изотермы же сорбции на несшитом ионите в области малых значений а проходили значительно ниже таковых для сшитых ионитов, что противоречило представлениям осмотической теории. Более новые данные показали, что подобное обращение изотермы сорбции при малых значениях ос часто [c.175]

Ионит Полиэлектролит Регенерация [c.127]

Арне отметил [45], что студни стремятся к набуханию до такой степени, которая отвечает объему раствора, из которого был первоначально получен студень. Производственные желатины получаются из растворов с концентрацией около 5—7% путем застудневания и сушки при температуре около 20 °С. Естественно, требуется очень продолжительное время, если это вообще достижимо, чтобы желатина при последующем набухании образовала студень с концентрацией 5—7%. Однако она обладает очень высокой способностью к набуханию и может поглощать, как уже отмечалось ранее, 10 и даже 12-кратный объем воды. При оценке степени набухания желатины следует иметь в виду ее очень высокую чувствительность к ионному составу и pH среды, поскольку желатина представляет собой полиэлектролит. [c.205]

Важной характеристикой целлюлозных ионитов, оказывающей существенное влияние па избирательность сорбции, является их набухание. Оно зависит от свойств исходной целлюлозы, т. е. от соотношения в ней упорядоченных и неупорядоченных областей макромолекул. Зависит набухание также от количества введенных в ионит функциональных групп и от степени деполимеризации целлюлозы. Если оба фактора значительны, получается водорастворимый полиэлектролит, непригодный для колоночной хроматографии по своим гидродинамическим свойствам. Из сказанного следует, что при одной и той же обменной емкости один и тот же тип ионита может иметь неодинаковую степень набухания при изменении технологии его синтеза. Кроме того, набухание зависит от степени ионизации функциональных групп. Как правило, ионизация сопровождается увеличением набухания, а переход в неионизированную форму — его уменьшением. Наконец, [c.214]

Первоначально этот метод сочетался с ионным ингибированием. За рубежом с 1956 г. стали применять оксиэтилированные растворы, обеспечивающие ингибирующий эффект при высоких температурах и сравнительно небольших значениях pH [65]. Реагентами для них являются 1) ингибирующий электролит (Na l, ad 2, Са(ОН)г, aSOi и др.) 2) защитный полиэлектролит (КМЦ, крахмал, гипан) 3) группа неионогенных реагентов, в том числе основное ПАВ, усиливающее ингибирующее и защитное действие (полиоксиэтилирован- [c.348]

Первоначально этот метод сочетался с ионным ингибированием. За рубежом с 1956 г. стали применять оксиэтилированные растворы, обеспечивающие ингибирующий эффект при высоких температурах и сравнительно небольших значениях pH [65]. Реагентами для них являются 1) ингибирующий электролит (Na l, СаС1г, Са(0Н)2, aS04 и др.) 2) защитный полиэлектролит (КМЦ, крахмал, гипан) [c.350]

Эти явления тесно связаны с механохимическими процессами. Слабо сшитые полиэлектролитные гели способны трансформировать химическую энергию в механическую работу. Представим себе полианионный гель, изготовленный, например, из полиметакриловой кислоты и набухший в воде при нейтральном pH. Добавление щелочи к такому гелю увеличит степень ионизации кислотных групп, их взаимное электростатическое отталкивание и, следовательно, степень набухания. Добавление кислоты вызовет сокращение геля. Изменение объема геля можно использовать для совершения работы. Если изготовить из слабо сшитого полиэлектролита волокно, то оно будет удлиняться или укорачиваться при добавлении щелочи или кислоты и производить соответствующую работу, опуская или подымая груз. Напротив, механическое растяжение такого волокна приводит к изменению ионного состава омывающей жидкости. Аналогичные процессы происходят в результате изменения ионной силы — введения в набухший полиэлектролит нейтральной соли. Качальский и Оп-латка построили непрерывно работающую машину, в которой по-лиэлектролитное волокно (коллаген) попеременно погружается [c.171]

Рис. 1.2. Параметры молекулярного клубка и схема распределения ионов в раз-i5aвлeнныx растворах простого электролита, содержащего анионный гчбкоцепочеч-ный полиэлектролит

Представления о мостикообразовании широко использовались, например, для объяснения флокуляции суспензий отрицательно заряженных частиц фосфатных шламов, фторида кальция, глин, аморфного и кристаллического кремнезема анионными полиэлектролитами (картофельным крахмалом, гидролизованрым полиакриламидом и др.) [2, 125, 127, 132], суспензий кремнезема [126, 127] и отходов флотации углеобогатительных фабрик [144] полиэтиленоксидом, суспензии оксида железа КМЦ [128] и т. д. Обнаруженное улучшение флокулирующего действия полиэлектролитов за счет добавок электролитов, содержащих многозарядные противоионы [2, 141, 146], может быть объяснено образованием между частицами сложных мостиков типа частица — макроион — многозарядный противоион — макроион — частица . Такие мостики формируются вследствие химического взаимодействия многозарядных ионов (например, Са +, А1 +, Ре +, Се +) с функциональными группами адсорбированного на частицах полиэлектролита. Эти представления позволили, например, объяснить значительное ускорение седиментации дисперсии 5102, МпОд, фосфатных и урановых шламов и др. [2, 126, 127] при их флокуляции смесями полиэлектролит — электролит. [c.143]

Механизм флокуляции композиционной смесью сложный он включает, по-видимому, как коагуляцию по нейтрализационному механизму в результате адсорбции противоположно заряженных ионов ПАВ, так и флокуляцию за счет мостичного связывания частиц через макромолекулы полимера. Наряду с указанным механизмом следует в определенных условиях учитывать и возможность формирования в растворе молекулярных комплексов ПАВ — полиэлектролит, размеры и заряд которых превосходят таковые, характерные для индивидуальных компонентов смеси (Мусабеков и др.). Это создает хорошие условия для флокуляции суспензий сложными смесями как по механизму мостикообразования , так и вследствие снижения эффективного заряда частиц. [c.162]

Определяя константы связывания звеньев полиэлектроли-тов в ионные пары /Сг.хар и /Сг,хар, а также функцию кооперативности реакции ф(0) и ф (0) для конкретных систем, можно сопоставлять эти системы по эффективности кооперативного взаимодействия. [c.240]

Исследование взаимодействия ионов металлов с протеинами— одна из частных проблем исследования систем металл-по-лиэлектролит. Протеины имеют более сложное строение, чем полиэлектролиты, вследствие большого числа концевых групп, доступных для образования связей. Тем не менее подходы, применяемые для исследования связи протеин — металл и системы полиэлектролит — металл, в некоторых аспектах подобны. Преж- [c.115]

Более того, полиэлектролит, адсорбированный мембраной из концентрированного раствора, может десорбироваться, если мембрану привести в контакт с раствором достаточно низкой ионной силы. Очевидно, более высокий электростатический потенциал полйионов, который свойствен им в разбавленных растворах и который вызывает раскручивание полимерных спиралей, достаточен для того, чтобы предотвратить адсорбцию (сам коллодий всегда имеет небольшой отрицательный заряд). Молшо предполагать, что при высоких значениях Сз молекулы полиэлектролита почти полностью адсорбируются внутренней поверхностью коллодия [37], в то время как при низких значениях происходит внутреннее набухание полиэлектролита, который оказывается пойманным в ловушку , Именно этот случай соответствует рис. 8.1. Такое внутреннее набухание может существенно уменьшить средний радиус пор г, и его следует учитывать при рассмотрении свойств указанных систем [36]. Предположение о жесткой структуре матрицы, которое делается в модели Теорелла — Майера — Сиверса [21], для этих систем, очевидно, пе выполняется. [c.450]

При ионообменной хроматографии разделение компонентов смеси основано на явлении обратимого равновесия между ионами исследуемых веществ, находящихся в растворе, и ионами (катионами или анионами), адсорбированными на твердом носителе. Сорбентами являются ионообменные смолы, полиэлектролит, содержащие основные (—NH2,=NH) или кислотные (—ЗОуН,—СООН) группы. [c.24]

ИЗОИОИНАЯ ТОЧКА (изопротонная точка) — концентрация водородных ионов в растворе белка, при к-рой белок поглощает из раствора одинаковое количество ионов Н+ и ОН. Это определение приложимо не только к белкам, но и к другим амфотерным полиэлектролитам, напр, к полилизин-полиглутаминовой к-те, к сополимерам акриловой к-ты и 2-винилпиридина и др. Вследствие равного поглощения обоих видов ионов белок или другой амфотерный полиэлектролит при внесении в такой раствор не изменяет его pH, что является одним из методов экспериментального определения И. т. Дру-гой метод онределения И. т. заключается в том, что к белковому р-ру добавляют различные количества кислоты или щелочи и измеряют равновесное pH водородным или стеклянным электродом. По кривым титрования белков измеряют ход поглощения ионов Н и ОН" в зависимости от pH и определяют значение pH, при к-ром поглощение обоих ионов равно нулю (кривая поглощения пересекает ось pH). [c.74]

ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТЬ — полимеры, в состав макромолекул к-рых входят группы, способные к ионизации в р-ре. К числу П. относятся важнейшие биологич. полимеры — белки и нуклеиновые кислоты, многие свойства к-рых (особенно зависимость темп-ры денатурации от pH и ионной силы раствора) определяются их полиэлектролитной природой. Широкое практич. применение имеют трехмерные П.— иониты. П. делятся на полимерные к-ты, полимерные основания и полиамфолиты (сополимеры, в состав к-рых входят как основные, так и кислотные группы). Большинство П. содержит слабые кислотные или щелочные группы (напр., карбоксильные или аминогруппы) и поэтому ионизовано только в присутствии сильного основания (для полимерных к-т) или сильной к-ты (для полимерных оснований). Тогда цепь П. несет на себе заряженные группы, а в окружающей среде в том же числе присутствуют низкомолекулярные ионы противоположного знака — противоионы. Ряд П. содержит сильные кислотные группы напр., фосфатные или сульфогрунпы). [c.111]

Сама матрица ионита гидрофобна, но фиксированиые ионы гидрофильны, поэтому матрица обладает способностью к набуханию, и смола превращается в полиэлектролит. Синтетические ионообменные смолы являются гелями полиэлектролитов, способными к набуханию. Однако набухаемость их ограничена в силу того, что в полимерной молекуле каркаса имеются поперечные связи. [c.351]

Влияние добавленных электролитов по-разному сказывается на адсорбции полюлектролитов. Во первых, из-за экранирования заряда полиэлектролита они изменяют вклад электростатической компоненты энергии адсорбции с ростом ионной силы раствора конформация ПЭ в поверхностном слое все в большей мере будет приближаться к конформации неионного полимера. Во-вторых, добавленный электролит подавляет взаимное отталкивание сегментов полиэлектролита, что способствует образованию толстого адсорбционного слоя. В-третьих, когда сегменты связаны с поверхностью только электростатически, энергия (сила) связи макроиона с адсорбентом может быть сильно уменьшена при введении электролита в пределе может происходить даже десорбция ПЭ, т. е. ионы электролита как бы вытесняют из адсорбционного слоя полиэлектролит [60]. В-четвертых, если одноименно заряженный полиэлектролит не адсорбируется из-за того, что химическое сродство сегментов к адсорбенту недостаточно для преодоления электрических сил отталкивания, то добавление электролита может способствовать адсорбции полиэлектролита вследствие экранирования зарядов и изменения вклада электрической составляющей в энергию адсорбции сегмента х - Согласно теории полиэлектролит ведет себя при адсорбции как неионный полимер лишь в концентрированных растворах электролитов (порядка 1—5 моль/л), что во много раз больше, чем требуется [c.50]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология