ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Техническая эволюция ионообменников из "Теория и практика ионного обмена" Этот натриевый пермутит очень скоро стали широко применять в технике водоподготовки. Возможность существенно улучшать с его помощью качество воды имела значение в поднятии техники получения пара на новую ступень развития. Многочисленные предложения Ганса использовать эти обменники в иных химико-технических процессах не имели успеха вследствие их недостаточной химической устойчивости. [c.16] Если при рабочей температуре наряду с окислением сернокислыми растворами проходило и сульфирование, то наблюдалось повышение обменной способности. Преимущество обменников этого типа перед восприимчивыми к кислоте силикатными обменниками состоит также в возможности осуществления на них обмена ионов водорода. [c.17] Использование в технике искусственных смол с ионообменными свойствами привело к быстрому развитию теории и практики ионного обмена. То, что искусственные смолы, например фенольная, при достаточно развитой поверхности обладают хорошими адсорбционными свойствами, было установлено еще Виннингом и Вильямсом. Ионообменная способность некоторых искусственных смол была установлена работами двух английских исследователей, Адамса и Холмса, сотрудников департамента промышленных исследований в Теддингтоне (1935).Адамс и Холмс исследовали два типа смол. [c.17] Смолы ЭТОГО типа обладают способностью к обмену катионов и применяются также среди прочих и для обмена ионов водорода. [c.18] Способность искусственных смол обменивать и катионы и анионы (после чего их следует обработать кислотами или щелочами соответственно), в том числе ионы водорода и гидроксил-ионы, открывает возможность полного обессоливания растворов электролитов, причем это осуществляется путем последовательного использования обменников обоих типов, на которых удаляют вначале основные, затем кислые компоненты соли замещением их ионами водорода и гидроксил-ионами. Больших технических достижений в этой области добились ученые АГ Фарбенфабрик (ИГ Фарбениндустри), которыми впервые была оценена важность и техническое значение этого изобретения. Многочисленные опыты этого промышленного объединения в области синтетических веществ и детальное изучение их свойств в сочетании с большим интересом ко всем вопросам водоподготовки для соответствующего паросилового хозяйства стимулировали эти работы результаты их были зафиксированы 3 соответствующих патентах. Благодаря неограниченным воз- можностям улучшения свойств синтетических смол в сочетании с их высокой химической устойчивостью и большой механиче-. ской прочностью открылась перспектива получить на их основе. новое техническое средство, которое может оказаться весьма важным и для самой химической промышленности. [c.18] Если английские исследователи основное внимание концентрировали на природных соединениях, например, дубильных веществах, и значительно меньшее — на катионообменных смолах, то исследования, проводимые с 1938 г, РхГ Фарбениндустри, прежде всего были сосредоточены на планомерном синтезе ионообменных смол с целью изменения и расширения их свойств. Многолетние работы с такими промышленными адсорбентами, как активные угли, неорганические гели и гелеобразные обменники сыграли положительную роль в развитии этой новой области исследования и разработке важных способов получения нового типа смоляных студней и гелей. В данной книге мы ограничимся упоминанием важнейших моментов из большого числа проведенных предварительных исследований, более сотни которых нашли отражение в немецких и других иностранных патентах. [c.18] МОЖНО применять и лля обработки воды при температуре, близкой к температуре кипения. Требование высокой кислото- и ще-лочестойкости может быть выполнено на основе детального изучения процессов набухания и пептизации в зависимости от наличия или отсутствия определенных побочных групп и от достигнутой степени сшивки. Наряду с химическими факторами, которые следует учитывать в связи с процессом получения смолы и ее затвердевания, очень важным моментом оказалась структура смолы. Как известно, высок я скорость обмена обусловлена прежде всего структурой геля, благодаря которой смолы имеют (при сохранении механической прочности и высокой химической устойчивости) значительную внутреннюю поверхность, имеющую равное значение как для высокой объемной емкости, так и для большой скорости обмена. [c.19] Для достижения столь разнообразных целей были апробированы в качестве скелета смолы различные типы смол, в которые вводили и фиксировали способные к обмену группы или радикалы различных видов и в разных количествах. Наряду с продуктами конденсации в последующие годы были апробированы также продукты полимеризации. При таком синтезе стало возможным использование алифатических и ароматических винильных производных. Такое получение ионитов удалось реализовать в технике лишь в послевоенные годы. [c.19] Когда в январе 1938 г. в продаже появились первые искусственные смоляные обменники, названные на ИГ Фарбениндустри АГ Фарбенфабрик вофатитами , первые анионо-обменники уже широко применялись на многочисленных ИГ-производствах, на силовых установках и на фабричных предприятиях, т. е. были испытаны в реальных условиях. Вследствие этого как в самой стране, так и за рубежом они встретили благожелательный прием не только в области очистки воды, но и в других отраслях химической промышленности. [c.19] Как известно в настоящее время, большое число органических природных веществ или продуктов их разложения (крахмал, целлюлоза, желатина), а также многочисленные, полученные искусственно неорганические коллоиды (золи серы, берлинской лазури и т. д.) обладают естественной способностью к ионному обмену, которая имеет в технике большое значение. [c.19] Как уже упоминалось, при соответствующем развитии поверхности искусственные смолы обладают отчетливо выраженной способностью к неспецифической адсорбции. Некоторые из обычных, имеющихся в продаже синтетических смоляных обменников наряду с отчетливо выраженной способностью к обменной адсорбции катионов и анионов проявляют и способность к общей адсорбции. [c.19] Некоторые типы ионообменников могут поглощать большие количества слабых органических кислот и оснований, чем это отвечает их емкости поглощенное количество первышает границу, обусловленную числом активных групп в единице веса смолы, и они могут реагировать с образованием солей. Иногда аналогичным образом проявляется общая адсорбция, так что обменное вещество может изменить свой собственный знак заряда, причем образуются, например, катионообменные кислоты и анионообме шые основания. Частично в заметных количествах могут поглощаться и неэлектролиты, так что на этом может быть основано их применение для особых случаев разделения. [c.20] Разносторонность синтеза смоляных обменников и вообще искусственных смоляных адсорбентов (изменение структуры, степени сшивки, химической природы и расположения функциональных групп см. сноску на стр. 119) дает возможность получения многочисленных особых типов смол, которые необходимы при решении специальных задач. Кроме случайных указаний в различных местах данной книги, обзор приводимых здесь возможностей синтеза дан в главе Селективное действие ионообменников . [c.20] Забегая вперед, в качестве примера можно привести разработанный норвежским исследователем Скогсайдом селективный по отношению к калию синтетический обменник, который предполагают использовать для извлечения калия из морской воды. [c.20] Важнейшие даты исторического развития ионного обмена кратко указаны в приводимой ниже таблице. [c.21] Вернуться к основной статье