Анионит что это такое
Ионообменные смолы
В подавляющем большинстве состоят из сополимера стирола и дивинилбензола, хотя могут использоваться и другие композиции: метакриловая кислота-дивинилбензол и фенолформальдегидные полимеры.
Первое в мире промышленное применение ионитов природного происхождения (цеолита) было в осуществлено в царской России на Московской электрической станции в 1910 году.
Внешний вид ионообменных смол
Ионообменная смола выглядит как полупрозрачные шарики размером от десятых долей до 1,5 миллиметров в диаметре.
Цвет ионообменной смолы может быть белым, желтым и коричневым, но в большинстве случаев это многообразные однотонные комбинации этих цветов. На рисунке отображены лишь некоторые из них.
Важно понимать, что ионообменные смолы — это не химический реактив или реагент, а физическая среда в которой происходит ионный обмен. 
Классификация ионообменных смол
Ионообменные смолы в зависимости от заряда задерживаемых и отдаваемых ионов делятся на 2 основных вида:
— Катионит (катионообменная смола)
— Анионит (анионообменная смола)
Ограниченное распространение получили другие типы ионитов: амфотерные, хелатные и окислительно-восстановительные иониты, как правило в исследовательских и экспериментальных процессах.
Амфотерные в зависимости от условий могут являться или катионитами, или анионитами.
Хелатные смолы при производстве можно «настроить» на выборочное извлечение одного или двух видов ионов, т.е. они обладают исключительно высокой единичной или групповой селективностью.
Окислительно-восстановительные ионообменные смолы способны менять заряды ионов в среде.
Катионит
Катиониты обменивают ионы с положительным зарядом. Наилучший пример: ионы кальция (Ca ++ ) в воде обменивается на ионы натрия (Na + ) на ионите. Делятся на сильнокислотные и слабокислотные.
Сильнокислотный катионит
Является самым распространенным видом ионообменной смолы. Сильнокислотные катиониты включают группу сульфоновой кислоты (HSO3¯). Работают в кислой, нейтральной и щелочной среде в диапазоне pH 0-14. Может нейтрализовать сильные основания и превращать нейтральные соли в их соответствующие кислоты. Максимально эффективен при полном удалении ионов жесткости.
Слабокислотный катионит
Характеризуется очень высокой ионообменной емкостью. Слабокислотные катиониты включают карбоксильные группы (-COOH). Работают в нейтральной и щелочной среде в диапазоне pH 6-14. Способны нейтрализовать сильные основания. Имеет высокую стойкость к окислению и механическую прочность. Максимально эффективен для работы с содержащими воду окислителями, такими как перекись водорода, хлор и т.д.
Более подробно о катионитах на нашем сайте читайте в статье » Катионит «.
Анионит
Аниониты обменивают ионы с отрицательным зарядом. Например, ион нитрата (NO3-) замещают гидроксид ионом (ОН-). Делятся на высокоосновные и низкоосновные.
Высокоосновной анионит
Высокоосновные аниониты содержат четвертичные аммониевые группы. Работают в кислой, нейтральной и щелочной среде в диапазоне pH 0-14. Могут нейтрализовать сильные кислоты и превращать нейтральные соли в их соответствующие основания. Предназначен для деминерализации, деалкализации и обессоливания, помимо того, что они используются для удаления общего органического углерода (TOC) и других органических веществ. Высокоосновной анионит бывает 2 типов.
Смолы типа I имеет три метильные группы. Смола типа I обладает большей стабильностью, чем смола типа II, и способна удалять больше слабоионизированных кислот.
Смолы типа II одна из метильных групп заменена этанольной группой. Смолы типа II обеспечивают большую эффективность регенерации и большую емкость для того же количества используемого химического реагента.
Низкоосновной анионит
Низкоосновные аниониты содержат первичные, вторичные и третичные аминогруппы. Работают в кислой и нейтральной среде в диапазоне pH 1-7. Способны нейтрализовать сильные кислоты. Максимально эффективен для адсорбции кислоты, для удаления хлорида, сульфата, нитрата и других анионов, связанных с сильной кислотой.
Подробную информацию об анионитах на нашем сайте узнайте из статьи » Анионит «.
Получить прайс на ионообменные смолы 2021г
* На эту почту мы отправим наш прайс-лист.
Как ионообменная смола работает
Рассмотрим принцип работы ионообменной смолы на примере самой распространенной: сильнокислотного катионита и самого распространенного процесса: умягчения (снижение жесткости) воды.
Ионы жесткости (кальций и магний) поступают в фильтр и проходят через слой ионита, прикрепляясь к функциональным группам и выбивая ионы натрия. Умягчители воды работают, потому что этот процесс обратим. Важно понимать, что пока смола не истощена, все ионы, поступающие с водой, окажутся на смоле, а все ионы на смоле будут выбиты в раствор H 2 O, т.е. обменены.
Что такое регенерация ионообменной смолы
Ионообменные смолы имеют конечную обменную емкость и при истощении удерживают конечную массу ионов жесткости в умягчителе. Они больше не могут обменивать ионы, так как истощены и необходимо перезарядить или регенерировать, чтобы восстановить до исходного рабочего состояния.
Вещества, используемые для этого, могут включать хлорид натрия, а также соляную кислоту, серную кислоту или гидроксид натрия и называются регенерирующим раствором.
Регенерирующий раствор NaCl поступает в умягчитель до тех пор, пока масса рассола не пройдет через смолу и не вытеснит эквивалентное количество ионов жесткости.
Смола теперь находится в равновесном состоянии. После этого необходимо запустить процесс промывки и ионит вновь готов к работе.
Как получают ионообменные смолы
Ионообменные смолы производятся в основном из сшитого стирола. Мономер стирола (также известный как винилбензол) представляет собой нерастворимую в воде жидкость. Когда его суспендируют в воде и перемешивают, он образует маленькие капельки или сферы, как и привычная заправка для салата маслом в растворе уксуса. Мономерный стирол полимеризуют, то есть превращают в твердое пластичное вещество, нагревая его в присутствии катализатора. Оно является прозрачным для воды и полностью нерастворимым и принимает форму крошечных сфер диаметром примерно от 0,2 до 0,8 мм.
Из курса химии известно, что стирол состоит из бензольного кольца и винильной группы. Сшивающий агент имеет реакционноспособную винильную группу с обеих сторон и называется дивинилбензолом (ДВБ). Эта структура дает трехмерную поперечную связь с полистиролом. Уровень ДВБ, прореагировавший в основной цепи полимера, определяет плотность или прочность шарика. Чем выше содержание дивинилбензола, тем ниже будет влажность, когда шарик превращается в смолу.
Теперь необходимо добавить функциональные группы, которые и превращают гранулу полимера в ионообменную смолу. Когда функциональные группы добавляются к стирольной основной цепи полимера, смолы становятся реакционноспособными, и полимерные звенья функционируют так, как если бы они были отдельными ионами, взвешенными в воде. Отдельные единицы связаны между собой ДВБ, что делает гранулу нерастворимой, но сильно набухшей в воде.
Характеристики ионообменной смолы
Ионообменные смолы для водоподготовки имеют ряд физических и химических параметров. Физические параметры характеризуются:
К химическим можно отнести:
Основной характеристикой ионитов является показатель рабочей обменной емкости. Чем он выше, тем большее количество примесей ионит способен удалить из воды до того момента, когда ему понадобится регенерация.
Где можно заказать
Компания СМОЛЫ обладает более чем 15-летним опытом производства ионообменных смол особо чистого класса в России.
Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами. Мы можем помочь вам в разработке правильного решения и реалистичной стоимости водоподготовки ионообменными смолами.
Посмотрите видео «Ионообменные смолы» на нашем канале:
Скачать описание о смолах ионообменных: Ионообменные Смолы.pdf
Табл. 1 Ионообменные смолы в таблице аналогов
Ионообменные смолы
Виды ионообменных смол
В технологии умягчения воды наибольшее применение находят синтетические полимерные ионообменные смолы, содержащие в своей структуре кислотные группы – SO₃Na. Эти иониты относятся к сильнокислотным катионитам.
По структурному строению синтетические иониты разделяют на:
Гетеропористые катиониты на основе дивинилбензола (ДВБ) имеют гелевую структуру гетерогенного вида с порами небольшого размера.
Макропористые иониты имеют губчатую структуру с размерами пор больше размера молекул.
Изопористые ионообменные смолы характеризуются однородной структурой и имеют наивысшую обменную способность по сравнению с другими видами смол.
При подборе катионитов с учетом размера зерен наблюдается следующая закономерность: мелкопористый катионит с большей рабочей поверхностью обладает и большей обменной способностью, по сравнению с крупнопористым. Однако дальнейшее уменьшение зерен вызывает рост гидравлического сопротивления и увеличение энергетических затрат на фильтрование воды.
Оптимальные параметры. Рекомендуемые размеры зерен ионита с учетом всех приведенных факторов: 0,3- 1,5 мм. Рекомендуемый коэффициент неоднородности катионита Кн=2.
Характеристики некоторых ионообменных смол
На рынке присутствуют ионообменные смолы как отечественного, так и зарубежного производства. Название и маркировка отечественной ионообменной смолы отражает требования ГОСТа и дает представление о химическом составе ионита. Общепринятой системы обозначения для марок катионитов и анионитов не существует.
Названия зарубежных ионообменных смол чаще всего являются зарегистрированной торговой маркой и не дают представления о свойствах материала.
На современном рынке водоподготовки представлены около 15 производителей ионообменных смол, поставляющих около 100 марок катионита и 90 марок анионита.
Катионит КУ-2-8чС
Среди отечественных катионитов в водоподготовке широко используется КУ-2-8чС (сульфокатионит сильнокислотный). Цифра 2 обозначает порядковый номер марки, 8— процентное содержание сшивающего агента (ДВБ). Катионит с маркировкой чС разрешен к применению для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
КУ–2–8чС по структуре и свойствам близок к зарубежным сульфокатионитам особой степени чистоты: амберлайту IRN-77 (США), зеролиту 325 NG (Англия), дауэксу HCR-S-Н (США), дуолайту ARC-351 (Франция), вофатиту RH (Германия) [4].
По внешнему виду смола КУ–2–8 представляет собой сферические гранулы желто-коричневого цвета размером 0,4–1,25 мм.
Катионит Пьюролайт
Также широко применяются ионообменные смолы Purolite (Пьюролайт), относящиеся к сильнокислотным катионитам. Марки Пьюролайт C100, С100Е, С120Е могут служить аналогами отечественных смол КУ-2–8, КУ–2–8чС.
Отдельная разработка этой марки — смола Пьюролайт С100Е Аg, представляющая собой катионит для умягчения воды с бактерицидными свойствами, обусловленными содержанием серебра. Отечественным аналогом катионита с бактерицидным действием может служить макропористый катионит КУ-23С.
Для бытового и промышленного умягчения воды подходит Пьюрофайн С100ЕF. Этот вид ионообменной смолы отличается повышенной рабочей ёмкостью при обычных, повышенных и меняющихся скоростях водного потока. Еще одно отличительное свойство катионита Пьюрофайн С100ЕF — уменьшенная потребность в объеме и количестве регенерационного раствора NaCl.
Катионит Леватит
Катионит марки Lewatit (Леватит) Ionac С-249 (натриевая катионообменная смола) может применяться для умягчения воды в бытовом, промышленном и общественном использовании, а также для умягчения растворов органических продуктов (сахара, пектина, глицерина и т.д.).
Анионит АВ-17-8чС
Среди анионитов отечественного производства широко распространена марка АВ-17-8чС. Цифры в маркировке обозначают: 17-я разработка, 8% сшивающего агента (ДВБ); буквы чС – особую чистоту ионита. Особо чистые ионообменные смолы разрешены для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Анионит АВ-17-8чС используется в фильтрах ФСД на атомных станциях, приборостроительных и микробиологических предприятиях. Для извлечения металлов и обогащения руд применяются аниониты марок АМ-2Б, АMп и АМП.
Применение силикагеля и анионита
Флизелиновые обои, которые готовятся для покраски, могут перекрашиваться до 10 раз!
Силикагель применение
Силикагели являются поликремниевыми кислотами в виде гель-сорбентов. Внешне они похожи на зерна, полупрозрачны, не обладают запахом цвет в основном белый, но бывают и желтые. Согласно физическим характеристикам, силикагель обладает практически нулевой растворимостью во всех водных растворах, а так же в активных химических растворителях. Отличается высокой хрупкостью. Сам гель получен из щелочных силикатов и в конце производства усушен до состояния геля.
Основной областью применения этого вещества является осушение окружающей среды. Так, его активно применяют на производстве, в местах, где необходимо бороться с высокой влажностью, а так же для удаления влаги из газов и газо-воздушных смесей. Является так же консервантом для длительного хранения стальных агрегатов, так как помогает бороться с возможной коррозией. Зачастую, силикагель является главным адсорбентом во многих лабораториях в случае, когда требуется удалить влагу из газов. Помимо всего прочего иногда он выступает катализатором химических процессов.
Про область применения смеси «Церезит» читайте в статье Особенности клеящей смеси «Церезит»
Применение анионита
Область применения анионитов
Анионит это специальная ионообменная смола, представляющая собой высокомолекулярное вещество, нерастворимое во многих средах. Анионит обладает способностью участвовать в ионообменных реакциях благодаря тому, что имеет в своём составе особые функциональные группы. Состав анионита это нерастворимая матричная основа в виде маленьких гранул не больше одного миллиметра в диаметре тёмно или светло-желтого оттенка.
Анионит получается из стирола благодаря сополимеризации с дивинилбензола, который добавляется в количестве около восьми процентов, для обеспечения поперечной сшивки полистирола. После этого анионит поступает на обработку химическими реагентами, на этом этапе так же прививаются функциональные группы. Они выполняют замещающую функцию ионов водорода в бензольном кольце. Аниониты обладают широким спектром физических и химических свойств.
Анионит имеет в первую очередь характеристику гранулометрического состава, описание структуры и механической прочности, а также насыпная масса и степень набухания в растворах. Что касается основных химических свойств, то в первую очередь это химическая и термическая стойкость, ёмкость обмена. К примеру, рассмотрим анионит АВ-17-8чс. Как и любой другой анионит, он может иметь окраску от светло-желтого до тёмно-желтого цвета. Данная ионообменная смола обладает большой многофункциональностью, макропористой гелевой структурой. Это достаточно высокомолекулярный полимер. Анионит АВ-17-8чс содержит бензилтриметиламмоний один из видов ионогенных групп.
В водных растворах и воде производит реакцию обмена анионитами. К слову, среди анионитов существует разделение по степени диссоциации. Они бывают сильно и слабоэлектролитные, которые умеют обмениваться ионами при широком диапазоне уровня рН. Сильноосновные обмениваются с анионами сильных и слабых кислот. Что касается слабоэлектролитных анионитов, то их область применения находится в узкой области рН. Аниониты в сильно кислой среде, и обмениваются анионами лишь с сильными кислотами, а катионы работают только в щелочной среде. Область применения анионита АВ-17-8чс располагается в сфере водоочистки от слабодиссоциирующих кислот (в основном это угольная и кремниевая кислоты), очистки воды для пищевой и химической промышленности, а так же широко применяется как смягчитель и обессоливатель воды в гидрометаллургии.
Анионит (ионообменная смола)
Товар в наличии на складе
Наша компания обеспечит вас продукцией наилучшего качества. У нас вы сможете купить в Пензе химические реактивы и промышленную химию, а также другие химические материалы и химическую продукцию. Мы организуем оперативную доставку и ритмичные поставки по удобному для вас графику. Для постоянных клиентов у нас действует система скидок.
Производство
Анионит – это ионная смола. Её нерастворимую и твёрдую основу составляет матрица. Последнюю возможно получить путём сополимеризации дивинилбензола и стирола, которые — не что иное, как каркас, или иначе, матрица, сплошь состоящая из гранул анионита.
Внешний вид
Анионит (ионообменная смола) – практически нерастворимое в водных растворах вещество, имеющее осмотическую и химическую стойкость. Благодаря тому, что реагент имеет форму гранул, нерастворимую и твёрдую основу, он плохо вымывается из фильтра и не растворяется в растворах и воде, сопротивляется химическим составам. Наличие в анионите специальных функциональных групп – простое объяснение способности химического вещества к ионному обмену. Известны два различных вида анионита: сильноосновной и слабоосновной. Последний в основном используют при водоподготовке для деионизации воды.
Применение
Анионит (ионообменная смола) находит применение для чистки сточных и возвратных вод, при водоподготовке, в химической промышленности и гидрометаллургии, а также в фармацевтической и пищевой промышленностях. Помимо этого химическое вещество пригодно для удаления примесей из водяных растворов (анионирование), для обессоливания и умягчения воды.
Транспортировка
Анионит (ионообменная смола) при выпуске кладут в льняные, джутовые и кенафные мешки, снабжённые специальным вкладышем из полиэтиленовой пленки. Помимо них химическое вещество можно купить в резинокордных контейнерах, полиэтиленовых бидонах и мешках из ткани с содержанием резины, а также разовых контейнерах спецназначения. Вся тара перевозится в открытом транспорте.
Анионит, фасованный в специализированные контейнеры не разрешается перевозить при температуре воздуха немногим выше 0 градусов по Цельсию. Кроме того, нельзя перевозить химическое вещество в одном вагоне с катионами и окислителями, а также прочими агрессивными веществами.
Хранение
Анионит (ионообменная смола) хранят в закрытом виде в сухих и чистых помещениях при температуре двадцать градусов выше нуля, на расстоянии не меньше метра от отопительных приборов. Анионит, который был подвергнут заморозке, сначала два-три дня выдерживают в помещении в специальной упаковке при температуре десять-двадцать градусов выше нуля, и лишь затем пускают в производство. Как правило, анионит может храниться год с момента выпуска химического реагента.
Техника безопасности
Аниониты не являются токсичным веществом. Они пожаробезопасны и взрывобезопасны.
Влияние на организм
Аниониты (ионообменные смолы) безопасны для здоровья человека.
Для водоподготовительных установок глубокой деминерализации оптимальным является сочетание слабо и сильноосновного анионитов, т.к. в этом случае минимизируются эксплуатационные затраты. Справедливость последнего положения особенно ярко проявляется при эксплуатации больших установок. Благодаря своей высокой регенерационной эффективности слабоосновной анионит позволяет обеспечить повышение рабочей обменной емкости установки водоподготовки. Слабоосновные аниониты выпускаются как гелевой, так и с макропористой структурой. Одним из «узких» мест для данного типа смол, определяющим их рабочие возможности, являются кинетические характеристики.
В водоподготовке слабоосновные аниониты являются весьма эффективным средством для удаления из обрабатываемой воды природной полярной органики, которая обычно бывает представлена высокомолекулярными, слабокислыми соединениями. Если в системе водоподготовки используется загрузка из слабо и сильноосновного анионитов, то часть органики неизбежно минует слабоосновную смолу и попадет на сильноосновную.
Поэтому при технологических расчетах необходимо учитывать величину допустимой нагрузки по органике на сильноосновной анионит, т.к. в противном случае потребуется прибегнуть к дополнительному расходу щелочи при регенерации, чтобы десорбировать избыточное количество органики. Отсюда следует, что для анионитов очень существенную роль играют различия между ними в способности обратимо сорбировать органические вещества.
В полимерной матрице анионообменных смол фиксированы ионогенные группы, способные диссоциировать на поликатионы и компенсирующие анионы. Слабоосновной анионит применяется индивидуально в водоподготовке для получения деионизованной воды, когда не требуется удалять СО2 и силикаты. В процессе водоподготовки в фильтрах глубокой деминерализации оптимальным является сочетание слабоосновного и сильноосновного анионита. Благодаря своей высокой эффективности регенерации слабоосновной анионит обеспечивает повышение рабочей обменной емкости установки водоочистки. Слабоосновной анионит выпускается как с гелевой, так и макропористой структурой. Одним из недостатков ионообменной смолы этого типа являются кинетические характеристики.
Слабоосновной анионит применяется индивидуально в водоподготовке для получения деионизованной воды, когда не требуется удалять СО2 и силикаты. В процессе водоподготовки в фильтрах глубокой деминерализации оптимальным является сочетание слабоосновного и сильноосновного анионита. Благодаря своей высокой эффективности регенерации слабоосновной анионит обеспечивает повышение рабочей обменной емкости установки водоочистки. Слабоосновной анионит выпускается как с гелевой, так и макропористой структурой. Одним из недостатков ионообменной смолы этого типа являются кинетические характеристики.
Анионит применяется для умягчения и обессоливания воды на тепловых и атомных электростанциях, котельных в качестве универсального сорбента для удаления солей жесткости воды, предназначается для водоподготовки, гидрометаллургии, очистки сточных и возвратных вод, химической промышленности, глубокой очистки воды, химической, фармацевтической и пищевой промышленности, для водоподготовки, гидрометаллургии, цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков для адсорбции хрома (VI) на АМП-2б и АВ-17-8, которую проводят в слабокислой или слабощелочной среде, причем регулируют оптимальное значение pH в соответствии с уравнением:
Предлагаемый способ может найти применение в производстве хрома и его соединений, в других производствах, использующих хром, в аналитической химии, для очистки стоков гальванических, кожевенных и других производств.
Получают ионообменные смолы полимеризацией, поликонденсацией или путём полимераналогичных превращений (т.е. называемой химической обработкой полимера, не обладавшего до этого свойствами ионита). Среди промышленных ионообменных смол широкое распространение получили смолы на основе сополимеров стирола и дивинилбензола. В их числе сильнокислотные катиониты (например, КУ-2-8), сильно- и слабоосновные аниониты (например, АВ-17-8). Направленный синтез ионообменных смол позволяет создавать материалы с заданными технологическими характеристиками.
Ионообменные смолы используют для обессоливания воды, извлечения и разделения редких элементов, очистки продуктов органического и неорганического синтеза и т.п.
Правильно организованная водоподготовка поможет экономить топливо и продлит срок службы Вашего оборудования. Качественный теплоноситель позволяет существенно продлить срок службы теплоэнергетического оборудования до капитального ремонта. Ионообменная фильтрация очищает воду от солей, образующих накипь.