Набухание смол

Воздушно-сухие иониты, выпускаемые промышленностью, состоят из твердых гранул или бусин размером от 0,5 до 3–4 мм. При погружении в воду иониты набухают, т. е. поглощают определенное количество воды.

Набухание сопровождается растяжением пространственной сетки смолы и увеличением ее объема (иногда в несколько раз). Способность к набуханию зависит от числа ионогенных групп и поперечных связок. С увеличением числа поперечных связок набухаемость уменьшается (возрастает жесткость каркаса). В случае жесткой структуры стремление к набуханию может привести к растрескиванию смолы.

Набухание характеризуется коэффициентом набухания, равным отношению удельного объёма набухшей смолы к удельному объёму смолы в исходной форме. Кроме того, определяют «весовое набухание» - количество поглощенной воды на 1 г сухого ионита.

Обменная ёмкость (или ионообменная способность) смолы

Различают полную обменную ёмкость ПОЕ, статическую обменную ёмкость СОЕ и динамическую обменную ёмкость ДОЕ, которые определяют ионообменные свойства смол.

Полная обменная ёмкость (IIOE) характеризует максимальное количество ионов, которое может быть поглощено смолой при её насыщении. Это постоянная для данной смолы величина, которая может быть определена либо в статических, либо в динамических условиях. При сорбции в статических условиях навеска смолы перемешивается с раствором определённого объема, содержащего большой избыток сорбируемого иона. При сорбции в динамических условиях раствор пропускается (фильтруется) через слой смолы, находящейся в колонке. Обменная ёмкость колеблется от 3 до 10 мг-экв/г смолы (сухой или набухшей). Обменную ёмкость выражают также в процентах или г/100 г смолы.

Статическая (равновесная) обменная ёмкость (СОЕ) — ёмкость смолы при достижении равновесия в статических условиях с раствором определенного объёма и состава при определенном значении pH раствора. Таким образом, статическая ёмкость непостоянная величина. Обычно принято определять СОЕ через 24 часа контакта смолы с раствором в мг-экв/л. СОЕ может быть полной в том случае, если в результате контакта ионита и раствора происходит не только обмен противоионами, но и образование труднодиссоциируемых соединений.

Динамическая (рабочая) обменная ёмкость (ДОЕ) – количество ионов, поглощённых смолой при фильтрации раствора через её слой до проскока сорбируемого иона. Рабочая ёмкость не является постоянной величиной, она зависит от скорости пропускания раствора через смолу, рН раствора, величины зёрен смолы, состава раствора.

Процесс десорбции поглощённого на смоле иона называют элюированием. В результате элюирования поглощённых ионов в случае, если смола достаточно «нагружена», получают элюаты с концентрацией металла в 100 и более раз выше, чем в исходных растворах. Так, например, при исходной концентрации молибдена 0,2–0,3 г/л получают элюаты с содержанием этого металла 80–100 г/л (т.е. концентрирование в 300–500 раз). Из растворов, содержащих 0,5–2 г/л урана, получают растворы с содержанием 60–70 г/л U.