Типы ионообменников.

Различают неорганические и органические ионообменники. Природные минеральные ионообменники представляют собой, как правило, кристаллические силикаты. Наиболее важными представителями этой группы яв­ляются цеолиты. К ним относятся такие минералы, как шабазит (CaNa₂)(Si₂AlO₆)•6Н₂О, стильбит (Na₂Ca)[Al₂Si₆O₁₀]•6Н₂О, натролит Na₂[Al₂Si₃O_]0]•2Н₂О. Роль противоионов выполняют ионы щелочных и щелочноземельных металлов, которые не фиксиро­ваны решеткой.

Синтетические неорганические ионообменники синтезиру­ют на основе алюмосиликатов. Этот тип ионообменников на­зывают пермутитами, их состав отвечает обшей формуле Аl₂О₃ • nSiO₂ • mNa₂O • рН₂О.

Подготовка ионообменников к работе.

Размер и форма зерен ионообменника — основные факторы, от которых зависит его ем­кость, скорость протекания раствора, эффективность разделения ионов, регенерация ионита. Поэтому перед использованием ио­нообменников их разделяют по фракциям путем просеивания че­рез сито с определенными отверстиями. Для аналитических це­лей применяют ионообменники с размером зерен 0,2—0,5 мм.

Товарные ионообменники обычно содержат примеси металлов Fe³⁺, Cu²⁺, Са²⁺ и других (включения, образующиеся при синтезе вследствие коррозии аппаратуры), а также низкомолекулярные и растворимые продукты, которые перед началом аналитических работ следует удалить с помощью кислот и щелочей, а также органическими растворителями.

После очистки ионообменник переводят в требуемую ионную форму, применяя для этого растворы соответствующих реагентов и воду, которая не содержит примесей. В качестве реагентов исполь­зуют раствор НСl для перевода катионообменника в Н-форму, рас­твор щелочи для перевода анионообменника в ОН-форму, раствор хлоридов или других растворимых солей для получения соответст­вующих солевых форм (Na-форма, Сl-форма и т. д.). Ионообмен­ник будет заряжен в ту или иную форму, если концентрации реа­гента на входе в колонку с ионообменником и в элюате равны.

Регенерацию ионообменников чаще всего проводят химиче­ским методом, который заключается в обработке ионообменника реагентами, содержащими вытесняющий ион. Катионообменники регенерируют соляной кислотой, а также разбавленными рас­творами азотной и серной кислот. Анионообменники можно регенерировать раствором гидроксида натрия. Скорость ре­генерации повышается в слу­чае нагревания регенерирующего раствора.

Аппаратура.

Для хроматографического разделения веществ в динамических условиях применяют колонки.

Ионообменные колонки представляют собой стеклянную труб­ку, в нижней части которой впаян стеклянный фильтр или вложен тампон из стеклянной ваты для поддержания слоя ионообменника. Если при анализе используются концентрированные растворы, то загруженный в колонку ионообменник может всплывать. Что­бы этого не происходило, вверху колонки над ионообменником помещают пробку из стеклянной ваты. Воздух не будет проникать в ионообменник, если входное отверстие колонки находится вы­ше слоя ионообменника. Высота слоя ионообменника тем мень­ше, чем меньше диаметр колонки. Оптимальное отношение вы­соты колонки к диаметру колеблется от 10:1 до 20:1.