Мембраны ионобменные (ионоселективные, ионопроводящие, ионитовые мембраны), пленки или пластины, изготовленные из ионообменных полимеров или композиций на их основе. При необходимости мембраны ионообменные упрочняют (армируют) синтетич. тканями, сетками и неткаными материалами. Товарные мембраны м. б. воздушно-сухими и набухшими в спец. растворах-консервантах (напр., растворы глицерина в воде).
По структуре различают след. типы мембран ионообменных: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 м. б. разделены на составляющие их полимеры физ. 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 хим. связей между составляющими их полимерами).
По знаку заряда (возникает на мембране в результате электролитич. диссоциации ионогенных групп) различают след. мембраны: монополярные-анионитовые, имеющие положит. заряд, и катионитовые, заряженные отрицательно (проницаемы соотв. для анионов и катионов); биполярные, состоящие из двух слоев (катионитового и анионитового).
Гомогенные мембраны ионообменные получают: сополиконденсацией или со-полимеризацией мономеров, один из которых может содержать ионогенную группу (напр., стирола. 2-метил-5-винил-пиридина, 4-винилпиридина, метакриловой и акриловой кислот, акрилонитрила), на упрочняющей основе; радиационной или хим. 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 мембран ионообменных (имеют наиб. практич. значение) включает след. 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 расплавомсвязующего. нанесение полученной дисперсии на упрочняющую ткань, сушку и уплотнение мембраны.
Интерполимерные мембраны ионообменные 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 физ. методами несмотря на отсутствие хим. связей между линейным и сетчатым полимерами.
Если в мономерах. используемых для получения гомогенных и интерполимерных мембран ионообменных, не имеется ионогенных групп, то после получения полимеров (сополимеров) сначала формуют плёнки, в которые затем вводят указанные группы.
В растворах электролитов М. и. проявляют высокую ионную селективность и электрич. проводимость. Селективная ионо-проницаемость (селективность)-важный показатель электрохим. свойств мембран ионообменных; 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 разл. составов и типов на 90-98% осуществляется противоионами. Определение электрич. проводимости сводится к измерению электрич. сопротивления мембран ионообменных, которое для разл. мембран лежит в пределах 20-250 Ом•см (в 0,6 н. растворе NaCl). Др. характеристики мембран ионообменных: sразр 9-13 МПа (в набухшем состоянии), относит. удлинение 12-20%. К мембранам ионообменным предъявляют след. требования: высокая селективность, низкое электрич. сопротивление, высокая мех. прочность, относит. удлинение в определенных пределах, высокая хим. стойкость, низкая стоимость, стабильность свойств при эксплуатации.
Мембраны ионобменные применяют в электромембранных процессах - электродиализе и электролизе с мембранами ионообменными Электродиализ используют в водопад готовке для получения пресной и деминерализов. воды, реже для деминерализации технол. растворов и сточных вод, электролиз с мембранами ионообменными - для получения хлора и NaOH, для электрохим. синтеза (напр., адиподинитрила из акрилонит-рила). См. также Мембранные процессы разделения.
При эксплуатации мембран ионообменных могут дезактивироваться вследствие сорбции ими крупных молекул водорастворимых орг. веществ (полиэлектролитов, ПАВ и т.д.) и многовалентных ионов, а также в случае отложения на них труднорастворимых соед. (в связи с повышением их концентрации у пов-сти) и взвешенных частиц (при электрофорезе).
Имеются три группы способов борьбы с дезактивацией мембран ионообменных: 1) мех. очистка пов-сти мембран прокачиванием через камеры электродиализатора взвешенных частиц (напр., резиновых, полиэтиленовых, пенопластовых), барботировани-ем в камеры пузырьков воздуха, промывкой растворами спец. веществ.; 2) растворение осадка разл. веществами (напр., 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.
Лит.: Кожевникова Н. Е., Нефедова Г. 3., Власова М. А., Ионообменные мембраны в процессах электродиализа, М., 1975 [НИИТЭХИМ. Обзоры по отдельным пр-вам хим. промышленности, в. 18 (88)]; Гребенюк В. Д., Электродиализ, К., 1976; Лейси Р., в кн.: Технологические процессы с применением мембран, пер. с англ., М., 1976, гл. 1, 9; Ионитовые мембраны. Грануляты. Порошки. [Каталог НИИТЭХИМ], М., 1977; Тимашев С. Ф., Физико-химия мембранных процессов, М., 1988; Мазанко А.Ф., Камарьян Г.М., Ромашин О. П., Промышленный мембранный электролиз, М., 1989.
