Органические иониты

К органическим ионитам относятся синтетические ионообменные смолы. Изготовление органической матрицы осуществляется
путем поликонденсации органических мономерных молекул, например акриламид, стирол, дивинилбензол. В матрицу вводят
ионогенные группы кислотного или основного типа (они же фиксированные ионы). Современные ионообменные смолы отличаются
стабильностью в работе и высокой обменной емкостью.

Присутствие гидрофильных фиксированных групп, обуславливающих гидратацию, приводит к набуханию ионита в воде. Но за
счет поперечных связей не происходит беспредельного набухания. При синтезе ионитов задается степень поперечной
связанности за счет вводимого дивинилбензола (ДВБ), который является сшивающим агентом. Содержание ДВБ в стандартных
смолах, которые используются в установках для умягчения воды, составляет 8%, однако диапазон процентного содержания
смол находится в пределах от 2 до 20%. Степень набухания ионитов зависит от количества сшивки ДВБ, концентрации
гидрофильных групп в объеме зерен ионита, также на набухание влияют противоионы, находящиеся в ионите. Многозарядные
противоионы обуславливают сжатие и некоторое уменьшение объема зерен, а присутствие однозарядных ионов способствует
наибольшему набуханию.

Ионообменные смолы выпускают в двух видах: гелевом и макропористом. В гелевой модификации химический состав смолы
содержит гомогенные поперечносвязанные полимеры, в которых фиксированные ионы равномерно распределяются по всему
объему. Такие структуры характеризуются невысокой прочностью из-за небольшого содержания сшивки, но зато обменная
емкость довольно высока. Прочность можно повысить за счет увеличения количества сшивки, но при этом замедляется
скорость обмена и уменьшается набухание.

В макропористых смолах фиксированная система пор и каналов, задающаяся во время синтеза, позволяет повысить
механическую прочность без замедления кинетики обменных реакций, это достигается за счет возможности введения большего
количества ДВБ. Но недостатком материала является уменьшение обменной емкость, поскольку для обмена доступны
фиксированные ионы, находящиеся на стенках пор, – это всего 10-30% от общего объема полимера.

Особый метод синтезирования монодисперсных смол способствует увеличению механической прочности. За счет
монодисперсности увеличивается скорость ионного обмена, поскольку диффузия протекает во всех гранулах одинаковое
время, и рабочая обменная емкость увеличивается. Основным отличием монодисперсных смол является постоянный диаметр
гранул, отклонение составляет не более 50 мкм, при этом диапазон полидисперсности стандартной смолы – от 0,3 до 1,2
мм.