Полиакриловая Полимер винилфосфоновой смола кислоты

Типы анионообменных смол:

(_СН„-СН-)_П, где R-H, CH₃, C₂H₆.

/ NR₂

Полиамин

Мощный толчок расширению производства и применения ионитов дало развитие атомной промышленности. Сложный комплекс проблем извлечения и переработки ядерного горю­чего, выделения и очистки радиоактивных изотопов, удаления и обезвреживания радиоактивных отходов рационально решается на основе явления ионного обмена. Вот почему раз­работка новых экономических и дешевых методов получения ионообменных смол является актуальной задачей науки и производства.

В настоящее время продолжается интенсивное развитие и внедрение методов ионного обмена в самые различные об­ласти химической технологии, прежде всего, в связи с настой­чивой, необходимостью перехода к безотходным, экологически чистым методам производства.

Процесс очистки воды с помощью ионитов можно предста­вить следующей схемой:

Катионит H₂ + Ca²⁺ + S0²~ — Катионит Ca + 2H⁺ + S0²~; Анионит(ОН)₂ + 2H⁺ + SOf^- — Анионит SO₄ + 2H₂O.

Иониты могут подвергаться регенерации, поэтому их ис­пользование является экономически выгодным.

О важной роли ионного обмена в биологических системах известно давно. Корни растений имеют катионообменные свой­ства. Считается, что на поверхности корневых волосков про­исходит обмен катионов с выделяемыми корнями ионами водорода, являющийся начальным актом сложного процесса поглощения растениями из почвы ионов металлов. Пора­зительным доказательством этого служит опыт, показывающий, что живой корень растения ведет себя как водородный элект-трод, его потенциал меняется с изменением рН питательного раствора в полном соответствии с уравнением Нернста (III.15).

Различные ткани растительных и животных организмов об­ладают катионообменными свойствами в физиологическом интервале рН. Переход к анионному обмену происходит в слабокислой среде. За катионообменные свойства биологи­ческих структур ответственны в основном карбоксильные и фосфатные группы, за анионообменные — аминогруппы бел­ков. Важную роль играют также процессы комплексообразо-вания (хелатообразования) с участием карбоксильных, ами-но- и имидазольных групп.

То, что биологические структуры обладают ионообменными свойствами, не удивительно, поскольку они построены из ве­ществ с высокой поверхностной активностью — белков, нук­леиновых кислот, липидов и др.

Существенна роль ионного обмена в действии многочис­ленных «биологических машин». В настоящее время она изу­чается и учитывается при создании новых лекарственных средств, материалов для протезов, при внедрении новых мето­дов лечения (гемосорбции) и т. д.

Достаточно хорошо изучено значение ионного обмена в работе ферментов. Действие каждого фермента специфично. Эта специфичность обусловлена в основном его каталитиче­ским центром. У многих ферментов свойства каталитического центра определяются содержащимся в нем катионом (метал-лоферменты) или анионом. Эти ионы способны обмениваться на ионы других видов. Такая замена иона влияет на струк­туру и свойства каталитического центра, приводит к ослаб­лению или полной потере каталитических свойств фермента. Подобный результат дает и изменение диссоциации функцио­нальных групп белковых цепей фермента, влияющее на форму молекулы белка в целом. По этой причине ферменты действуют лишь в определенном интервале рН.

Установлено, что ионный обмен играет важную роль и в переносе различных веществ через биологические мембра­ны. Так, многие белки-переносчики при определенных состо­яниях проявляют различную селективность к ионам Na⁺, K⁺, Ca²⁺, СГ и др.

В настоящее время в медицинской практике широко при­меняются катионообменные смолы для декальцинирования крови с целью ее консервирования. Жидкие ионообменные смолы на основе поливинилового спирта (ПВС) и поливи-нилпирролидона (ПВП) являются эффективными пролонга-торами некоторых лекарственных соединений (пролонгация — сохранение в течение длительного времени определенной кон­центрации лекарственных веществ в жидких средах орга- [ низма). Пролонгирование лекарственных соединений необ­ходимо в том случае, когда они слишком быстро разрушаются, в организме, как, например, большинство антибиотиков. В ос­нове действия пролонгаторов лежит присоединение лекарств венного вещества к матрице полимера по ионообменному ме­ханизму.

Широкое применение находят иониты в фармацевтической и биохимической промышленности. Это получение и очистка! лекарств и биохимически активных веществ: витаминов, анти­биотиков, аминокислот, белков, токсинов, ферментов и т. д.

Можно продолжить перечень областей человеческой дея­тельности, где применение ионитов имеет весьма большое зна­чение. Этой теме посвящено множество публикаций, позволя­ющих более глубоко ознакомиться с данным вопросом.