6.3 Иониттердің ғылыми классификациясы

Б.Н.Никольскийдің ион алмасу шайырларына берген ғылыми классификациясы бойынша иониттер 4 класқа бөлінеді және олардың әрқайсысы катиониттермен қатар, аниониттерді де құрайды.

1-класс. күшті қышқылдық немесе күшті негіздік қасиеттер танытатын иониттер. Олардың әртүрлі иондарға қатысты ион алмасу сыйымдылығы максималды және ортаның рН мәнінің, өте кең аралығында тұрақты (6.2-сурет, 1-қисық). Осындай қуатты, тиімді шайырлардың негізгі өкілдері - КУ-2 сульфостиролды катионит және соған ұқсас американдық Дауэкс-50, Амберлит IRA-120 шайырлары. Күшті негізді аниониттер - стирол мен дивинилбензолдың төртіншілік амин топтарымен (АВ -17, AM, Амберлит IRA-400 және Дауэкс - 1) сополимерлері.

2-класс. әлсіз қышқылдар мен әлсіз негіздер қасиеттерін танытатын иониттер. Олардың ион алмасулық сыйымдылығы ерітінді рН-нын белгілі бір мәнінде ғана максималды, яғни катиониттер үшін жоғары, ал аниониттер үшін төмен болып келеді (6.2- сурет, 2 -қисық). Бұл класқа СГ-1, АН -2-Ф, ЭДЭ -10П және т.б. шайырлар жатады.

Қалған екі класқа аралас типті иониттер жатады.

3-класс. иониттері күшті және әлсіз қышқыл коспалары немесе негіздер қасиеттерін танытады. Олардың ион алмасулық сыйымдылығының екі шектік мәні бар (6.2-сурет, 3-қисық).

4-класс. иониттерінің қасиеттері күштілігі әртүрлі көптеген қышқылдар мен негіздер қоспасының касиеттеріне сәйкес болып келеді. Олардың сыйымдылығы рН мәнінің өте кең аралығында біртіндеп өзгеріп отырады (6.2-сурет, 4-қисық).

Катиониттер құрамына -ОН, -СООН, -SО₃H функционалды топтары, ал аниониттер құрамына - NH₂ = NH немесе = N топтары кіреді. Төртіншілік аммонийлік негіздер құрамында R₄N⁺ топтары болады. Осындай анионитті қышқылдармен өндегенде, қышқыл анионы аммоний тұзы типті қосылыс түзе отырып қосылады, мысалы RH₄X түрінде, мұндағы X - ион алмасуға қатысатын анион.

6.2-сурет. Ион алмасу шайырларының классификациясы 1,2,3,4, - Б.П. Никольский бойынша иониттер класы

Уран кендерін күкірт қышқылымен шаймалау нәтижесінде алынған күкірт қышқылды ерітінділерде уран UO₂²⁺ катиондары түрінде және [UО₂(SО₄)₂]^2- немесе [UО₂(SО₄)₂⁴⁺ аниондары түрінде болады және олардың өзара қатынасы SO₄^2-, UO₂²⁺ иондарының концентрациясына және ортаның рН-на байланысты. Яғни, уран, күкірт қышқылды ерітінділерден катиониттермен катар аниониттермен де сорбциялана алатындығы іс жүзінде дәлелденген.

Кеңес Одағында орындалған және уранның иониттермен сорбциясының механизмі, статикасы, кинетикасы және динамикасы бойынша әлемдік әдебиеттерде жарияланған жұмыстардың талдауы ионит негізділігі мен оның уранның әртүрлі комплекстеріне туыстығы арасындағы айқын тәуелділікті көрсетеді.

6.1-кестеде уранды бөліп алу үшін неғұрлым жиі колданылатын аниониттер сипаттамасы келтірілген.

Бұл жерде көңіл аударарлық жағдай, орта негізді ЭДЭ -10П және вофатит -150 аниониттерінің ион алмасулық сыйымдылықтарының күшті негізді иониттерге карағанда, қышқыл мен тұздардың болуына аз тәуелділігі және технологиялық тәжірибедегі үлкен маңыздылығы.

Кеңес Одағындағы уран өнеркәсібінде уран сіңіргіш иониттер ретінде катиониттермен қатар аниониттер де қолданылады.

6.1-кесте. Уран технологиясында қолданылатын кейбір аниониттердің сорбциялау қабілеттігі

Анионит	Ел	Активті функционалды топ	1 г/л уран кұрамды күкіртқышқылдық ерітінділерден сорбциялау кезіндегі сыйымдылық, г U/кг шайыр
			pH=1	30г/л Nа2SO4	30г/л Nа2SO4 + 136 г/л H3PO4
Амберлит IRA-400	АҚШ	— N=(CH3)3 / Х	82	20	18
Дауэкс-1	АҚШ		88	20	15
Деацидит-F-F	Англия		88	20	20
AM	Қазақстан		73	13	8
Вофатит -150	ГДР	= N-	06	67	55
АН-2-Ф	Қазақстан	= NH	84	32	20
ЭДЭ-10-П	АҚШ	-NH2	80	70	60

Ерітінділердің тұздық құрамына, шамадан тыс қышқылдығына немесе карбонаттығына, сонымен қатар кұнды серіктес компоненттердің болуына байланысты гельдік кұрылымды күшті негізді аниониттер (AM, АМП, ВП-1А, ВП-3А) және осындай негізді макросаңылаулы аниониттер (АМ-П, АМП-п, ВП-1АХх), би- және полифункционалды аниониттер (АМ-3, ВП-1п), карбоксилді амфолиттер (АМК, АМК-2 ВПК), әртүрлі фосфор құрамды және азот кұрамды иониттер (АФИ, ВПФ типті амфолиттер) жасалынып, іс жүзінде қолданылып жатыр.