ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследование основных физико-химических свойств ионитов и мембран из "Стойкость ионообменных материалов" При изучении деструкции ионообменных материалов исследователь должен заранее выбрать тот минимум физико-химиче-оких свойств, определение которых позволит сделать объективный и однозначный вывод об основных процессах, протекающих в ионитах. По нашему мнению, такими свойствами являются обменная емкость (в исходном материале и после испытания), масса в сухом и набухшем состоянии, коэффициент влагоемко-сти и плотность. В отдельных опытах целесообразно определить также (методом элементного анализа) общее содержание основного элемента в составе функциональных групп, механическую прочность, осмотическую стабильность и пористость. [c.9] Определение обменной емкости. Обменная емкость, характеризующая число молей функциональных групп, способных к ионному обмену в единице массы или объема ионита, является его важнейшим свойством. При изучении стойкости ионообменных материалов необходимо определять содержание функциональных групп каждого типа для того, чтобы получить информацию о кинетике их отщепления или образования новых групп в результате термического, радиационного или химического воздействия. Нужную информацию об образовании функциональных групп новых типов может дать кривая потенциометрического титрования ионита. [c.9] При ограниченном количестве ионита целесообразно к одной навеске 0,5— 1,0 г иЪнообменника с 10—15 мл 5—10 %-ного раствора нейтральной со.ти (например, КС1) последовательно добавлять известное количество 0,1 и. [c.9] Большая продолжительность определения обменной емкости по кривым потенциометрического титрования затрудняет применение этого метода при исследовании ионообменных материалов. Поэтому определенный интерес представляют хорошо зарекомендовавшие себя экспресс-методы определения обменной емкости. Содержание сульфонатных, карбоксильных и фенольных групп в катионитах можно достаточно точно определить методами, предложенными Васильевым [18, 19]. [c.10] При одновременном присутствии в катионите функциональных групп нескольких типов хорошие результаты дает метод [26], основанный на комбинации ранее описанных методов раздельного определения содержания сульфо-кислотньгх, карбоксильных и фенольных групп. [c.11] Отметим, что применение описанных методов для определения обменной емкости катионитов в статических или в динамических условиях [27, 28], особенно при определении обменной емкости фосфоновых катионитов, способных изменять протонодонорную характеристику функциональных групп при термообработке [28], не всегда позволяет получать надежные результаты, поэтому в отдельных случаях содержание фосфора целесообразно определять методом элементного анализа. Надежные результаты при определении содержания фосфора в катионитах можно получить, используя метод Шёнигера, основанный на сжигании в колбе с кислородом 8—12 мг сухой смолы, поглощении образующихся соединений подкисленной водой и фотометрическом определении фосфат-ионов [29—31]. Аналогичный метод, но с добавкой в поглотительный раствор вместо кислоты 2—3 капель пероксида водорода, применяется для определения содержания серы в катионитах [32]. [c.11] При исследовании солевых ионных форм катионитов обменную емкость можно определять после предварительного перевода функциональных групп в водородную форму или непосредственно — с использованием комплексономе-трических методов [33, 34]. [c.11] Недостатки динамических методов определения об.менной емкости анионитов промыванием навески смолы растворами нейтральной соли и кислоты с последующим определением в фильтрате щелочи и непрореагировавшей кислоты [27] обусловлены частичным участием низкоосновных групп при проте кании реакции ионного обмена с анионита с нейтральной солью. [c.12] При исследовании механизма процессов последовательного дезалкилиро-вания аминогрупп анионитов большой интерес представляют методы раздельного определения первичных, вторичных и третичных аминогрупп [39, 40]. [c.12] В тех случаях, когда после опытов содержание аминогрупп в анионите и суммарное содержание аминов в продуктах деструкции оказывается меньше исходной обменной емкости, можно определить общее содержание азота в смоле иным методом, например методом Кьельдаля [41], примененным для исследования анионитов Пашковым [42]. [c.12] Определение коэффициента влагоемкости. Любое внешнее воздействие на ионообменный материал, приводящее к сшиванию или деструкции полимерной матрицы и уменьшению обменной емкости, сопровождается изменением содержания сорбированного растворителя в ионообменнике, который находится в состоянии предельного набухания. Количество сорбированного растворителя в ионите характеризуется коэффициентом влагоемкости (сольватации) — массой воды или органического растворителя, приходящейся на 1 г сухой смолы в состоянии предельного набухания. [c.12] При определении коэффициента влагбемкости возникают трудности, связанные с удалением из предельно набухшей смолы несорбированной внешней влаги или органического растворителя и полнотой удаления растворителя при высушивании. Поэтому эта характеристика в некоторой степени является условной. [c.12] По данным [47], в зависимости от ускорения центрифугирования проявляются два участка на кривой потери массы набухшего ионита (рис. 1.1) — экспоненциальный и почти линейный. На первом участке происходит удаление адгезионно-связанной воды, а на втором — сорбированной. При выборе режима центрифугирования проводили экстраполяцию линейного участка кривой до оси ординат и точку пересечения проецировали на кривую потери массы, а затем на ось абсцисс. Следует отметить, что независимо от условий центрифугирования на поверхности зерен всегда остается пленка жидкости — около 26—33 мг воды/мл слоя смолы [48, 49]. [c.13] Режим высушивания набухшей смолы должен быть выбран таким образом, чтобы обеспечивались экспрессность определения, надежность и воспроизводимость результатов, постоянство массы сухого материала и обменной емкости. [c.13] При определении коэффициентов сольватации ионитов практически во всех случаях целесообразно пспользовать сухой ионит и проводить набухание в парах соответствующего растворителя, так как, по нашим данным, при подборе режима центрифугирования возникают большие трудности из-за высокой летучести растворителя. [c.14] Она может быть истинной и кажущейся. Для определения истинной относительной набухаемости применяют методы с из-пользованпем пикнометров [48], фотографии, микроскопии [54—56] или калиброванных пробирок [33, 57]. При использовании всех этих методов можно получить согласующиеся по точности и воспроизводимости результаты. Однако благодаря простоте и экспрессности несомненные преимущества имеет метод Полянского [33], основанный на измерении изменения уровня воды в калиброванной пипетке после внесения навески от-центрифугированной смолы. Для сухой смолы ту же пипетку заполняют несольватирующим растворителем. Применяя этот метод, а также несколько модифицированный метод [57], одновременно с относительной набухаемостью можно определить истинную плотность и истинный удельный объем сухого и набухшего ионита. [c.14] Методы определения кажущихся значений плотности, удельного объема и относительной набухаемости ионитов с применением цилиндра [1] имеют значение лишь для практической оценки изменения размеров фильтров в реальных условиях эксплуатации. Для получения научных выводов эти характеристики непригодны, так как кажущиеся объемы существенно зависят от гранулометрического состава и геометрии частиц ионита. [c.14] Определение пористости и механической прочности. Воздействие нагревания, облучения и агрессивных сред на иониты должно оказывать влияние на пористость и механические свойства. Однако до сих пор эти важнейшие свойства ионообменных материалов были мало изученными, что в значительной степени связано с отсутствием надежных и быстрых методов испытаний. Существующие методы [1] отличаются большой трудоемкостью, низкой информативностью и не могут служить основой для получения научных выводов о механизме разрушения и измельчения зерен ионитов. [c.15] Вернуться к основной статье