ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по Химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.

 
Всё о Химии - Ximia.org

МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕ (ионоселективные, ио-нопроводящие, ионитовые мембраны), пленки или пластины, изготовленные из ионообменных полимеров или композиций на их основе. При необходимости М.и. упрочняют (армируют) синтетич. тканями, сетками и неткаными материалами. Товарные мембраны м. б. воздушно-сухими и набухшими в спец. р-рах-консервантах (напр., р-ры глицерина в воде).

По структуре различают след. типы М.и.:гомогенные, состоящие из ионообменных полимеров; гетерогенные, содержащие смеси ионообменного полимера (55-70% по массе) и пленкообразующего полимера (связующего)-полиэтилена, полипропилена, ПВХ или др. (эти мембраны м. б. разделены на составляющие их полимеры физ. способами, напр. экстракцией); интерполимерные, состоящие из смеси ионообменного (15-30% по массе) и пленкообразующего полимеров (эти мембраны по св-вам и способу получения близки к гомогенным, но не имеют хим. связей между составляющими их полимерами).

По знаку заряда (возникает на М.и. в результате электролитич. диссоциации ионогенных групп) различают след. мембраны: монополярные-анионитовые, имеющие положит. заряд, и катионитовые, заряженные отрицательно (проницаемы соотв. для анионов и катионов); биполярные, состоящие из двух слоев (катионитового и анионитового).

Гомогенные М. и. получают: сополиконденсацией или со-полимеризацией мономеров, один из к-рых может содержать ионогенную группу (напр., стирола, 2-метил-5-винил-пиридина, 4-винилпиридина, метакриловой и акриловой к-т, акрилонитрила), на упрочняющей основе; радиационной или хим. прививкой мономеров, содержащих ионогенные группы, к полиэтиленовым, полипропиленовым, поливинилхло-ридным, фторполимерным и др. пленкам, а также к соответствующим гранулам или порошкам, из к-рых затем формуют пленки.

Технология получения гетерогенных М.и. (имеют наиб. практич. значение) включает след. стадии: кондиционирование, сушка и измельчение ионообменных полимеров (иони-тов; см. Ионообменные смолы, Анионообменные смолы, Ка-тионообменные смолы)до тонины помола не более 50 мкм; смешение порошков ионита и пленкообразующего полимера; гомогенизация смеси при 150-180°С на вальцах или в экструдере; формование заготовок мембран (листов) при 150-180°С на вальцах или каландре; уплотнение и армирование мембраны на прессе при т-рах на 15-25 °С выше т-ры размягчения связующего. По др. методу получения осуществляют: измельчение ионообменного полимера; смешение полученного порошка с р-ром или расплавом связующего; нанесение полученной дисперсии на упрочняющую ткань, сушку и уплотнение мембраны.

Интерполимерные М.и. получают химически инициируемой сополимеризацией моно- и дивинильного мономеров (стирола, 2-метил-5-винилпиридина, дивинилбензола или др.) в присут. линейных пленкообразующих полимеров, макромолекулы к-рых иммобилизуются (захватываются) образующимся сетчатым сополимером. Получается устойчивая система, не разделяемая физ. методами несмотря на отсутствие хим. связей между линейным и сетчатым полимерами.

Если в мономерах, используемых для получения гомогенных и интерполимерных М.и., не имеется ионогенных групп, то после получения полимеров (сополимеров) сначала формуют плёнки, в к-рые затем вводят указанные группы.

В р-рах электролитов М. и. проявляют высокую ионную селективность и электрич. проводимость. Селективная ионо-проницаемость (селективность)-важный показатель элект-рохим. св-в М. и.; он отражает различие в проницаемости ионов, несущих заряд противоположный и одноименный с зарядом мембраны. Селективность характеризуют числом переноса ионов через мембрану, к-рое близко к единице (0,90-0,98), т. е. перенос тока через мембраны разл. составов и типов на 90-98% осуществляется противоионами. Определение электрич. проводимости сводится к измерению электрич. сопротивления М. и., к-рое для разл. мембран лежит в пределах 20-250 Ом•см (в 0,6 н. р-ре NaCl). Др. характеристики М. и.: sразр 9-13 МПа (в набухшем состоянии), относит. удлинение 12-20%. К М.и. предъявляют след. требования: высокая селективность, низкое электрич. сопротивление, высокая мех. прочность, относит. удлинение в определенных пределах, высокая хим. стойкость, низкая стоимость, стабильность св-в при эксплуатации.

М.и. применяют в электромембранных процессах-электродиализе и электролизе с М. и. Электродиализ используют в водопад готовке для получения пресной и деминерализов. воды, реже для деминерализации технол. р-ров и сточных вод, электролиз с М.и.-для получения хлора и NaOH, для электрохим. синтеза (напр., адиподинитрила из акрилонит-рила). См. также Мембранные процессы разделения.

При эксплуатации М.и. могут дезактивироваться вследствие сорбции ими крупных молекул водорастворимых орг. в-в (полиэлектролитов, ПАВ и т.д.) и многовалентных ионов, а также в случае отложения на них труднорастворимых соед. (в связи с повышением их концентрации у пов-сти) и взвешенных частиц (при электрофорезе).

Имеются три группы способов борьбы с дезактивацией М.и.: 1) мех. очистка пов-сти мембран прокачиванием через камеры электродиализатора взвешенных частиц (напр., резиновых, полиэтиленовых, пенопластовых), барботировани-ем в камеры пузырьков воздуха, промывкой р-рами спец. в-в.; 2) растворение осадка разл. в-вами (напр., р-ром комплексообразователя или к-ты), изменением рН р-ра; 3) изменение полярности тока на электродиализаторе с одновременным изменением направления потоков рабочих р-ров. Гарантированный срок эксплуатации гомог. мембран в среднем составляет 3 года, гетерогенных (в водопод-готовке)-5 лет.


===
Исп. литература для статьи «МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕ»:
Кожевникова Н. Е., Нефедова Г. 3., Власова М. А., Ионообменные мембраны в процессах электродиализа, М., 1975 [НИИТЭХИМ. Обзоры по отдельным пр-вам хим. пром-сти, в. 18 (88)]; Гребенюк В. Д., Электродиализ, К., 1976; Лейси Р., в кн.: Технологические процессы с применением мембран, пер. с англ., М., 1976, гл. 1, 9; Ионитовые мембраны. Грануляты. Порошки. [Каталог НИИТЭХИМ], М., 1977; Тимашев С. Ф., Физико-химия мембранных процессов, М., 1988; Мазанко А.Ф., Камарьян Г.М., Ромашин О. П., Промышленный мембранный электролиз, М., 1989.

Г.З. Нефедова.

Страница «МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учителей, учеников, студентов и просто химиков