Вехи истории науки (к 170-летию открытия ионного обмена и 130-летию электродиализа)
Аннотация
История развития двух важных научных направлений, связанных с использованием особых
свойств полимерных материалов, обладающих способностью к обмену ионов, высокой электропроводностью в набухшем состоянии и селективностью к ионам определенного знака заряда, стала предметом этой статьи. Юбилейные даты открытий явления ионного обмена и метода электродиализа удивительно сочетаются. В 2020 году исполнилось 170 лет первой публикации по ионному обмену и 130 лет первому патенту по электродиализу. Цель данной работы - сделать акцент на общую, психологическую, социальную обстановку, в которой были совершены ключевые открытия в данных научных направлениях, и показать их успешное развитие. Прошло 170 лет с тех пор, как при исследовании сорбции удобрений почвой, был открыт ионный обмен. Революционным в середине прошлого века был синтез катионообменников и анионообменников с высокой химической устойчивостью и значительной обменной ёмкостью. Они позволили создать ряд технологий разделения смесей электролитов, а также смесей электролитов и неэлектролитов. Особое значение имела ионообменная технология получения ультрачистой воды для прецизионных производств. Дальнейший прогресс ионообменной технологии сдерживает отсутствие эффективных методов регенерации сточных вод, однако существуют и развиваются работы по безреагентной регенерации, по использованию нерегенерируемых сорбентов. Ионообменные материалы в виде мембран – главные компоненты современного электродиализа, а гранульные ионообменники – необходимая составляющая гибридного метода электродеионизации. Метод электродиализа возник 130 лет назад при попытках решить проблему очистки сахарных сиропов от солей магния и кальция. 80 лет назад была предложена выдающаяся идея чередования катионселективных и анионселективных мембран при электродиализе, однако, использовались низкоселективные мембраны. И только после синтеза мембран из синтетических полимерных катионообменников и анионообменников эта идея была реализована при создании технологии деминерализации природных солоноватых вод. В
сочетании ионного обмена и электродиализа возник метод электродеионизации, позволивший полу-
чать ультрачистую воду с безреагентной регенерацией ионообменников и, соответственно, высокими
экологическими показателями.
Скачивания
Литература
Senchenkova E.M. The birth of idea and method of adsorption chromatography, M., Nauka, 1991, 228 p.
Ivanov V.A., Gorshkov V.I., Sorptsionnye i khromatographicheskie protsessy, 2006, Vol. 6, No 1, pp. 5-31.
Shaposhnik V.A., Kesore K., J. Membr. Sci., 1997, Vol. 136, pp. 35-39.
Shaposhnik V.A., Membranes, 2000, No 8., pp. 49-54; 2001, No 10, pp. 9-17.
Popper K. Objective knowledge, Oxford, Clarendon Press, 1972, 384 p.
Helfferiich F., Ionenaustauscher. Weinheim. Verlag Chemie, 1959, 489 p.
Rieman W., Walton H.F., Ion exchange in analytical Chemistry. Oxford. Pergamon Press, 1970, 375 p.
Bible. Moses. Exodus. 15. 22-25.
Thompson H.S., Roy. Agr. Soc. Engl., 1850, Vol. 11, pp. 68-74.
Way J.T., Roy. Agr. Soc. Engl., 1850, Vol. 11, pp. 313-380.
Adams B.A., Holmes E.L. Brit. Pat. No 450308, 1935.
D’Alelio G.F. U.S. Pat. No 2366007, 1945.
McBurney C.H. U.S. Pat. No 25911573, 1952.
Reents A.C., Kahler P.H., Ind. Eng. Chem., 1951, Vol. 43, pp. 730-734.
Kunin R., McGarvy F., Ind. Eng. Chem., 1951, Vol. 43, pp. 734-740.
Samuelson O. Ion exchange separations in analytical chemistry, Stockholm, Almvisf&Wiksell. 1953, 416 p.
Small H., Stevens T.S., Bauman W.S., Anal. Chem., 1975, Vol. 47, No 11, pp. 1801-1809.
Shaposhnik V.A., Sorptsionnye i khromatographicheskie protsessy, 2018, Vol. 18, No 2, pp. 131-135.
Shaposhnik V.A., Mazo A.A., Frolich P., Russian. Chem. Reviews, 1991, Vol. 60, No 11, pp. 2469-2483.
Nicholson W., Carlisle A., Phil. Mag., 1800, Vol. 4, pp. 179-187.
Dutrochet R.J.H., Annales Chem. et Phys., 1827, Vol. 35, pp. 393-400.
Graham T., Phil. Trans. Roy. Soc. London, 1861, Vol. 151, pp. 183-224.
Maigrot E., Sabates J., Germ. Pat. No 50443 (1890).
Schollmeyer G. Germ. Pat. No 109589 (1900).
Hittorf W., Z. phys. Chem., 1902, Bd. 39, pp. 613-630.
Loeb J., Beutner R., Science, 1912, Vol. 35, No 913, pp. 970-971.
Michaelis L., J. Gen. Physiol., 1925, Vol. 8, pp. 33-59.
Meyer K.H., Straus W., Helv. Chem. Acta., 1940, Vol. 23, pp.795-800.
Demineralization by electrodialysis. London. Butterworths Sc. Pub. 1960. 378 p.
Walters W.R., Weiser D.W., Marek J.I., Ind. End. Chem., 1955, Vol. 47 (1), pp. 61-67.
Glueckauf E., Brit. Chem. Eng., 1959, Vol. 4, pp. 646-651.
Gnusin N.P., Grebenyuk V.D. Electrochemistry of granular ion exchangers, Kyiv, Naukovadumka,
, 180 p.
Shaposhnik V.A., Reshetnokova A.K., Zolotareva R.I., Drobysheva I.V. et al., Zhurnal Prikladnoi Khimii, 1973, Vol. 46, No 12, pp. 2659-2663.
Govindan K.P., Narayanan P.K., Desalination, 1976, Vol. 19, pp. 229-239.
Di Mascio F., Wood J., Fenton J.M., The Electrochem. Soc. Int., 1998, pp. 26-29.
Matejka Z., J. Appl. Chem. Biotechn., 1971, Vol. 21, pp. 117-120.
Tanaka Y. Ion Membranes: Fundamentals and Application. Amsterdam, Elsevier, 2007, 532 p.
Zabolotsky V.I., Nikonenko V.V., Ion transport in membranes, M., Nauka, 1996, 392 p.
