МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕ (ионоселективные, ио-нопроводящие, ионитовые мембраны), пленки или пластины, изготовленные из ионообменных полимеров или композиций на их основе. При необходимости МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕи. упрочняют (армируют) синтетич. тканями, сетками и неткаными материалами. Товарные мембраны может быть воздушно-сухими и набухшими в спец. растворах-консервантах (например, растворы глицерина в воде).

По структуре различают следующей типы МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕи.:гомогенные, состоящие из ионообменных полимеров; гетерогенные, содержащие смеси ионообменного полимера (55-70% по массе) и пленкообразующего полимера (связующего)-полиэтилена, полипропилена, ПВХ или др. (эти мембраны может быть разделены на составляющие их полимеры физических способами, например экстракцией); интерполимерные, состоящие из смеси ионообменного (15-30% по массе) и пленкообразующего полимеров (эти мембраны по свойствам и способу получения близки к гомогенным, но не имеют химических связей между составляющими их полимерами).

По знаку заряда (возникает на МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕи. в результате электролитич. диссоциации ионогенных групп) различают следующей мембраны: монополярные-анионитовые, имеющие положит. заряд, и катионитовые, заряженные отрицательно (проницаемы соответственно для анионов и катионов); биполярные, состоящие из двух слоев (катионитового и анионитового).

Гомогенные МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕ и. получают: сополиконденсацией или со-полимеризацией мономеров, один из которых может содержать ионогенную группу (например, стирола, 2-метил-5-винил-пиридина, 4-винилпиридина, метакриловой и акриловой кислот, акрилонитрила), на упрочняющей основе; радиационной или химический прививкой мономеров, содержащих ионогенные группы, к полиэтиленовым, полипропиленовым, поливинилхло-ридным, фторполимерным и др. пленкам, а также к соответствующим гранулам или порошкам, из которых затем формуют пленки.

Технология получения гетерогенных МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕи. (имеют наиболее практическое значение) включает следующей стадии: кондиционирование, сушка и измельчение ионообменных полимеров (иони-тов; см. Ионообменные смолы, Анионообменные смолы, Ка-тионообменные смолы)до тонины помола не более 50 мкм; смешение порошков ионита и пленкообразующего полимера; гомогенизация смеси при 150-180°С на вальцах или в экструдере; формование заготовок мембран (листов) при 150-180°С на вальцах или каландре; уплотнение и армирование мембраны на прессе при температурах на 15-25 °С выше температуры размягчения связующего. По др. методу получения осуществляют: измельчение ионообменного полимера; смешение полученного порошка с раствором или расплавом связующего; нанесение полученной дисперсии на упрочняющую ткань, сушку и уплотнение мембраны.

Интерполимерные МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕи. получают химически инициируемой сополимеризацией моно- и дивинильного мономеров (стирола, 2-метил-5-винилпиридина, дивинилбензола или др.) в присутствии линейных пленкообразующих полимеров, макромолекулы которых иммобилизуются (захватываются) образующимся сетчатым сополимером. Получается устойчивая система, не разделяемая физических методами несмотря на отсутствие химических связей между линейным и сетчатым полимерами.

Если в мономерах, используемых для получения гомогенных и интерполимерных МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕи., не имеется ионогенных групп, то после получения полимеров (сополимеров) снача ла формуют плёнки, в которые затем вводят указанные группы.

В растворах электролитов МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕ и. проявляют высокую ионную селективность и электрический проводимость. Селективная ионо-проницаемость (селективность)-важный показатель электемпературохимический свойств МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕ и.; он отражает различие в проницаемости ионов, несущих заряд противоположный и одноименный с зарядом мембраны. Селективность характеризуют числом переноса ионов через мембрану, которое близко к единице (0,90-0,98), т. е. перенос тока через мембраны различные составов и типов на 90-98% осуществляется противоионами. Определение электрический проводимости сводится к измерению электрический сопротивления МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕ и., которое для различные мембран лежит в пределах 20-250 Ом•см (в 0,6 н. растворе NaCl). Др. характеристики МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕ и.: s_разр 9-13 МПа (в набухшем состоянии), относит. удлинение 12-20%. К МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕи. предъявляют следующей требования: высокая селективность, низкое электрический сопротивление, высокая механические прочность, относит. удлинение в определенных пределах, высокая химический стойкость, низкая стоимость, стабильность свойств при эксплуатации.

М.и. применяют в электромембранных процессах-электродиализе и электролизе с МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕ и. Электродиализ используют в водопад готовке для получения пресной и деминерализов. воды, реже для деминерализации технол. растворов и сточных вод, электролиз с МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕи.-для получения хлора и NaOH, для электрохимический синтеза (например, адиподинитрила из акрилонитемпературила). См. также Мембранные процессы разделения.

При эксплуатации МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕи. могут дезактивироваться вследствие сорбции ими крупных молекул водорастворимых органическое веществ (полиэлектролитов, ПАВ и т.д.) и многовалентных ионов, а также в случае отложения на них труднорастворимых соединений (в связи с повышением их концентрации у поверхности) и взвешенных частиц (при электрофорезе).

Имеются три группы способов борьбы с дезактивацией МЕМБРАНЫ ИОНООБМЕННЫЕи.: 1) механические очистка поверхности мембран прокачиванием через камеры электродиализатора взвешенных частиц (например, резиновых, полиэтиленовых, пенопластовых), барботировани-ем в камеры пузырьков воздуха, промывкой растворами спец. веществ.; 2) растворение осадка различные веществами (например, раствором комплексообразователя или кислоты), изменением рН раствора; 3) изменение полярности тока на электродиализаторе с одновременным изменением направления потоков рабочих растворов. Гарантированный срок эксплуатации гомог. мембран в среднем составляет 3 года, гетерогенных (в водопод-готовке)-5 лет.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей