Неорганические иониты

Для окончательной оценки их пригодности необходимо провести дальнейшие исследования.

 

Неорганические ионообменные мембраны.

 

Устойчивость неорганических ионообменников к ионизирующим излучениям, естественно, вызвала интерес к исследованиям возможностей их применения в качестве селективных полупроницаемых мембран. Неорганические мембраны имели бы значительные преимущества по сравнению с мембранами из органических смол, например при использовании

в топливных элементах, где ионообменные мембраны применяются для переноса ионов водорода. Неорганические мембраны можно было бы использовать при высоких температурах и с большей эффективностью, кроме того, фосфат циркония гидрофилен и обладает почти в три раза большим числом мест, свободных для сорбции ионов водорода по сравнению с обычными сульфозамещенными органическими смолами. Дравникс и Брегман сконструировали сложную мембрану (диаметром 25,4 мм и толщиной около 1мм), состоящую из диска, спрессованного из порошкообразного фосфата циркония, соединенного с тефлоновым диском, покрытым смесью фосфата циркония и платиновой черни, к которому были присоединены платиновые электроды. Элемент с такой мембраной дав ал ток с плотностью 0,33 а/дм2 при напряжении 0,6 в, но при температуре выше 100° необходимо было работать под давлением, для того чтобы поддерживалось постоянное содержание воды

в ионообменнике. Ионная проводимость образца фосфата циркония с максимальным содержанием обменивающегося водорода (ZrО (H 2PО4)2) была определена Хамленом, использовавшим для этих измерений порошкообразный фосфат циркония, спрессованный в форме диска, диаметром 17 мм и толщиной

3 мм. Термогравиметрические исследования  показали, что одна молекула воды отщепляется при 470°, а вторая — при 600° при конденсации соседних групп Н2РО4, причем при температуре ниже 400° выделяется приблизительно 1,6 молекулы неконституционной воды. Были измерены сопротивления спрессованного сухого и частично гидратированного вещества и диска, который несколько дней находился в воде. Измеренное сопротивление приблизительно равно рассчитанному на основе аналитических данных о составе ионообменника, содержания в нем воды, а также при допущении, что ток переносится ионами Н+ и константа диссоциации фосфатных групп в ионообменнике равна второй константе диссоциации фосфорной кислоты (т. е. для равновесия Н2РО4― <=> НРО42― + Н+). Энергия активации уменьшается с ~10 до ~3 ккал, если образец фосфата циркония становится более гидратированным; последняя величина характеризует проводимость в водных растворах. Продолжительное промывание приводит, естественно, к уменьшению электропроводности за счет гидролиза фосфата. Перекисноводородный топливный элемент, состоящий из мембраны толщиной 1 мм, полученной прессованием смеси, содержащей 90% фосфата циркония и 10% тефлона, под давлением 2500 атм имеет сопротивление 6000 ом/см – это значение получено из поляризационных кривых).

Таким образом, большое сопротивление и гидролиз являются основным препятствием к использованию неорганических мембран в указанных целях.  Другой метод приготовления гетерогенных мембран, по-видимому не пригодных для топливных элементов, был описан Альберти. Согласно этому

методу, фосфат циркония осаждали из раствора на стекловолокно, затем промывали и после высушивания при 50° подпрессовывали до толщины 0,5 см. Проницаемость такой мембраны в 0,1 н. растворе  составляла для Li+= 35, Na+ =45, К+= 64 и Cs+=67%.

 

 

 

 

 

Заключение.

Существует огромное множество неорганических веществ, которые, как кажется с первого взгляда, могли бы выполнять функции ионообменников в определенных экстремальных условиях. К ним относятся прежде всего многочисленные природные минералы с силикатным скелетом, включающие в свой состав наряду с такими типичными для них катионами, как алюминий, кальций, железо, магний и т. д., катионы щелочных металлов, чаще всего натрия и калия, наиболее способные к ионному обмену. Не меньшее значение имеют силикаты, в которых способные к обмену ионы водорода находятся в форме

гидроксильных групп или ионов гидроксония.

Естественно, что природные вещества подобного рода стали изучать в отношении ионного обмена. Однако, как показывает опыт, эффективность природных материалов часто недостаточна. То же можно сказать и о многих синтетических ионообменниках (окисях и гидроокисях металлов, солях гетерополикислот и др.). Поэтому оказалось необходимым проводить широкие исследования как по улучшению соответствующих свойств природных объектов, так и по синтезу новых веществ с заданными ионообменными характеристиками. В этой работе я попыталась ознакомиться с основными типами соответствующих природных и искусственных ионообменников.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

1. slovari.yandex.ru›БСЭ›Иониты
2. Ч. Амфлетт «Неорганические иониты», под редакцией академика И.В.Тананаева, перевод канд. хим. наук С.С.Родина, издательство «Мир», Москва, 1966 год.
3. http://www.mediana-filter.ru/water_kinds_ionit.html
4. http://www.nlt.dp.ua/content/view/15/23/
5. http://acio.ru/read.php?id=99
6. http://www.xumuk.ru/bse/1092.html

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1.

Рисунок 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2.

Рисунок 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Кубическая элементарная ячейка аниона фосфоровольфрамата в фосфоровольфраматах тяжелых щелочных металлов. 

1 (http://slovari.yandex.ru/)

2 (http://www.mediana-filter.ru/water_kinds_ionit.html)

3 (http://www.nlt.dp.ua/content/view/15/23/)

4 (Амфлет Ч., 1966, стр. стр.18)

5 См. Приложение1.

6 См. Приложение 1.

7 См. Приложение 1.

8 См. Приложение 1.

9 (Амфлет Ч., 1966, стр. стр.57)

10 (Амфлет Ч., 1966, стр. стр.61)

11 (Амфлет Ч., 1966, стр. 94)

12 См. Приложение 2.

13 (Амфлет Ч., 1966, стр. 104)

14 (Амфлет Ч., 1966, стр. 168)