Иониты

ИОНИТЫ (ионообменники), вещества, состоящие из полимерного каркаса, несущего положительный или отрицательный заряд, и противоположно заряженных ионов, которые компенсируют этот заряд и могут стехиометрически и обратимо обмениваться на другие ионы из раствора электролита. Большинство ионитов - твёрдые, нерастворимые, ограниченно набухающие в воде и других полярных растворителях вещества. Среди ионитов различают катиониты и аниониты, обменивающие катионы и анионы соответственно, а также амфотерные иониты, способные обменивать и катионы, и анионы. По химической природе иониты бывают неорганические и органические, по происхождению - природные и синтетические. В 1850-х годах английские химики Г. Томпсон и Дж. Уэй на природных ионитах (почвах) впервые обнаружили явление ионного обмена. Наиболее важны синтетические органические иониты - ионообменные смолы.

Из неорганических ионитов практическое значение имеют природные глинистые минералы - монтмориллонит, вермикулит, аттапульгит и др., алюмосиликатный каркас которых состоит из чередующихся двухмерных слоёв, образованных кремнекислородными тетраэдрами и алюмокислородными октаэдрами; природные и синтетические цеолиты - анальцит, морденит, шабазит и др., обладающие прочной трёхмерной кристаллической алюмосиликатной решёткой с различным соотношением Si и Al; а также соли гетерополикислот (фосфоромолибдат, фосфоровольфрамат и арсеномолибдат аммония), фосфат циркония, смешанные ферроцианиды поливалентных и одновалентных элементов, гидроксиды поливалентных элементов.

Важнейшую количественную характеристику ионитов - поглотительную способность, или обменную ёмкость, выражают количеством способных к обмену ионов в расчёте на единицу массы сухого ионита (полная обменная ёмкость) или на единицу объёма набухшего ионита. Например, полная обменная ёмкость глинистых минералов 0,05-1,3 ммоль/г, цеолитов - 2,5-4,5 ммоль/г. Обменная ёмкость большинства ионообменных смол 1-12 ммоль/г.

Ионообменные смолы при обычных условиях значительно более стабильны по составу, механическим и обменным свойствам, чем неорганические иониты, и могут использоваться (проходить циклы сорбция - регенерация - промывка без заметных разрушений) в течение длительного времени (месяцы и годы). Однако ионообменные смолы термически малоустойчивы (катиониты до 150 °С, большинство анионитов до 70 °С), неустойчивы к воздействию радиации и агрессивных сред.

Иониты  широко применяют при водоподготовке, в гидрометаллургии, химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности. Неорганические иониты используют в процессах очистки сырья, разделения и выделения ценных продуктов в агрессивных средах, при повышенных температуре или интенсивности радиоактивного излучения, например при переработке радиоактивных отходов. Модифицированные путём ионного обмена алюмосиликаты используют в качестве катализаторов. Природные неорганические иониты благодаря их низкой стоимости и высокой селективности к отдельным ионам применяют на первой стадии извлечения веществ из руд, растворов и др.

Лит.: Гельферих Ф. Иониты. М., 1962; Гриссбах Р. Теория и практика ионного обмена. М., 1963; Амфлетт Ч. Неорганические иониты. М., 1966; Мархол М. Ионообменники в аналитической химии. М., 1985. Ч. 1-2; Ion exchangers / Ed. Κ. Β. Dorfner. В., 1991.