Анионообменные смолы

Анионообменные смолы (анг.anion exchange resins) — (полиоснования, смоляные аниониты), сетчатые синтетические полимеры, способные к обмену анионов при контакте с растворами электролитов.

В полимерной матрице (каркасе) анионнообменные смолы фиксированы положительные электрические заряды, которые компенсируются подвижными анионами, участвующими в обмене. По степени диссоциации ионогенных групп анионнообменные смолы делят на слабо (низко)-, средне (промежуточно)- и сильно (высоко)основные. Смолы первых двух типов содержат первичные, вторичные или (и) третичные аминогруппы, сильноосновные смолы - четвертичные аммониевые, пиридиниевые, фосфониевые или (и) третичные сульфониевые группы.

По структуре различают микропористые, или гелевые, и макропористые анионнообменные смолы. Гелевые смолы могут быть гетеро- или изопористыми; в полимерном каркасе последних поперечные связи расположены относительно регулярно, что обусловливает их повышенной проницаемость, способность обратимо сорбировать крупные органические ионы и стойкость к "отравлению" органическими веществами. Макропористые анионнообменные смолы имеют губчатую (микрогетерогенную) структуру, пронизанную каналами с надмолекулярными размерами. Пористость таких анионнообменные смолы, сохраняющаяся и после их высушивания, обеспечивает высокую скорость обменных процессов (см. также Макропористые ионообменные смолы).

Наиболее распространенный способ получения анионнообенных смол - химическое превращения сетчатых сополимеров, например: хлорметилирование и последующие аминирование сополимера стирола с дивинилбензолом; действие N-алкилированных алифатических аминов на сополимеры метилакрилата с дивинилбензолом; алкилирование по атому N сополимера 2-винилпиридина с дивинилбензолом. Некоторые анионнообменные смолы получают поликонденсацией (например, меламина с формальдегидом или полиэтиленполиаминов с эпихлоргидрином и пиридином), а также сополимеризацией мономеров, содержащих функциональные группы (например, винилпиридинов или аллиламинов), с диенами.

Анионнообменные смолы макропористой структуры получают введением при сополимеризации растворителей, не сольватирующих полимер, или веществ, не реагирующих с мономерами (например, полистирола, октиловой кислоты), и их удалением из образовавшегося полимера. Сетку поперечных связей в изопористых анионнообменных смолах создают после завершения полимеризации мономеров, образующих основу анионита. анионнообменные смолы - твердые зернистые продукты от серовато-белого до красновато-коричневого цвета. Размер зерен, которые могут иметь сферическую или неправильную форму, лежит в пределах 0,3-2,0 мм. Химическую и термическую стойкость анионнообменной смолы ниже, чем у капшонообменных смол. В щелочной среде они подвергаются деструкции. Все анионнообменные смолы горючи. Сродство смол к различным анионам определяется их структурой и характером функциональных групп. Например, для гелевой смолы с четвертичными аммониевыми группами оно увеличивается в ряду: F-, он-, Сl-, NO2-, CN-, Br-, NO3-, HSO4-, I-, SON-, СlO4-, МоО4-2-, СrO42-, SO42-, РО43-, AsO43-. Обменная емкость анионнообменные смолы составляет 0,75-2,6 мг-экв/мл.

Анионнообменные смолы применяют при водоподготовке (обычно в сочетании с катионообменными смолами), для очистки сточных вод (в частности, от радиоактивных анионов), извлечения Ge, Re, Mo, U, Au, W и др. металлов в гидрометаллургии, удаления красящих веществ и др. примесей в гидролизном и сахарном произодствах, получения ионитовых мембран, в ионообменной хроматографии, как катализаторы конденсации и гидролиза в органической химии и др.

Исп. литература:
Салдадзе К. М., Пашков А. Б., Титов B.C., Ионообменные высокомолекулярные соединения, М., 1960;
Энциклопедия полимеров, т. 1, М., 1972, с. 161-70;
Полянский Н. Г., Горбунов Г. В., Полянская Н. Л., Методы исследования ионитов, М., 1976;
Ергожин Е. Е., Высокопроницаемые иониты, А.А., 1979;
Иониты. Каталог, Черкассы, 1980;
Иониты в химической технологии, под ред. Б. П. Никольского, П. Г. Романкова, Л., 1982. А. Б. Пашков.