ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 39
Скачиваний: 1
обычных газонаполненных счетчиков Гейге ра, поэтому ученые могут применять в опы тах изотопы меньшей активности. А это при водит к значительному упрощению работы с этими веществами.
ПОЛИМЕРНЫЕ
ФИЛЬТРЫ
Если вам когда-нибудь приходилось про бовать дистиллированную воду — воду, полу ченную конденсацией пара,— то вы знаете, что она безвкусна и пить ее неприятно. При чина—-отсутствие в воде солей, придающих ей обычный, «житейский» вкус. Но эта «не вкусная» вода пришлась по вкусу паровым котлам. Более того, современные паровые котлы не могут работать на воде, содержа щей даже незначительные количества солей. Соли приводят к образованию накипи, кото рая может вызвать аварию и поэтому недо пустима.
Много и других примеров, когда необхо димо удалить небольшие количества веществ из растворов, не прибегая к дорогостоящему выпариванию. Но как быть? В технике для ряда процессов нужна вода именно такой высокой степени очистки.
Оказалось, что с помощью особых поли
13
меров удается экономически выгодно полу чать не только «дистиллированную» воду, но и извлекать из растворов различные нежела тельные примеси. Эти интересные полимеры
получили |
название |
ионообменных |
смол — |
ионитов. |
А назвали |
их так за то, |
что они |
оказались способными к реакциям ионного обмена. Иониты, как губки, впитывают раст воренные в воде соли и другие загрязняющие вещества. Таким образом, из воды извлекают ся ионы металлов1 и анионы кислот. После того как иониты «насытились», вобрав в себя достаточное количество «загрязнений», про водят процесс регенерации: их как бы чис тят, снимая с ионитов поглощенные ими ве щества. После этого иониты снова пригодны к работе. Мы употребили слово «загрязне ния» и взяли его в кавычки. В самом деле, применимо ли оно, когда речь идет об улав ливании с помощью ионитов, например, се ребра из сточных вод кинокопировалвных фабрик, фотолабораторий, рентгеновских ка бинетов... Конечно, нет!
Так что же собой представляют эти чу десные полимеры? Как их создают химики?
Для этого синтезируют полимеры особой пространственной структуры, в которой от
1 Соли,распадаются в водных растворах на две части цы, называемые ионами. Причем положительно заряжен ные ионы металлов называются катионами, а заряжен ные отрицательным электричеством кислотные остатки — анионами. Отсюда и названия ионитов: катиониты и аниониты, первые улавливают из растворов только ка тионы, вторые — только анионы.
14
дельные линейные молекулы оказываются сшитыми, связанными друг с другом «мости ками». В зависимости от количества попе речных сшивок получается та или иная внут римолекулярная пористость полимера, игра ющая, как будет показано далее, большую роль в процессах ионного обмена. Затем с помощью химических реакций в определен ном порядке к полученному полимеру при крепляют различные полярные группы. Не будет большой ошибкой, если эти полярные группы назвать «магнитиками», к которым притягиваются различные ионы, содержа щиеся в растворе, проходящем через ионит. Правда, это сравнение несколько условно, поскольку ионообменные процессы опреде ляются химико-физическими силами взаи модействия между полярными группами ионита с находящимися в растворе ионами. Путем изменения химического строения ионита могут быть получены образцы раз личных марок для тех или иных технических целей. И здесь химику нет никаких ограни чений для творчества.
А вот некоторые примеры использования ионитов. Всем хорошо известен стрептоми цин — многих людей он вылечил от тяжелых болезней. При выделении и очистке этого за мечательного антибиотика применялись ионообменные смолы. Ученые в данном слу чае воспользовались способностью ионитов улавливать из_ растворов определенные ве щества!
Для этих целей были получены специаль
15
ные иониты, в которых расстояние между соседними «магнитиками» (эту роль в данном случае выполняли карбоксильные группы) несколько увеличено по сравнению с обыч ными. Кроме того, этой смоле придали боль шую внутримолекулярную пористость. Ведь ионы стрептомицина по своей величине боль шие, и им нужно было дать возможность легче и свободнее проникать внутрь зерна ионита, где и находится основная масса «маг нитиков».
Затем брали «культурральную жидкость»1, содержащую стрептомицин, и пропускали ее через слой такого ионита. При этом ионы стрептомицина и небольшая часть примесей задерживались, а основная часть последних свободно проходила через ионит. После это го раствором кислоты стрептомицин смывали с ионита и упаривали под вакуумом.
Но стрептомицин был не чист, он еще содержал до 30—40 процентов посторонних примесей.
Избавиться от них оказалось возможным
спомощью метода «ионных сит». Что же это за «ионные сита»?
Принцип их действия заключается в том, что для повторной ионообменной очистки, в данном случае стрептомицина, берутся иониты с меньшей внутримолекулярной по
1 Стрептомицин является продуктом жизнедеятель ности особого рода «культуры», так называемых лучи стых грибков (антиномицетов), и получается искусствен но на заводах биохимическими приемами.
16
ристостью зерен. В этом случае большие ионы стрептомицина не могут пройти в поры зерен, а меньших размеров ионы примесей пройдут и будут задержаны там «магнити ками». В результате этого ионы стрептоми цина свободно проходят через слой ионита, полностью освобождаясь от примесей мень шего размера.
Найдут иониты применение и в медицине.
Как известно, кровь человека имеет спо собность свертываться. Иначе он мог бы ис течь кровью, получив незначительную цара пину. А обусловливается это свойство нали чием в крови специальных веществ и в том числе органических солей кальция. При пе реливании крови это свойство очень затруд няет работу врача.
И здесь на помощь врачам приходят иониты. Они «отбирают» у крови соли каль ция, лишая ее тем самым способности свер тываться при хранении.
Весьма перспективно использование иони тов в качестве катализаторов химических реакций. Например, академик Академии на ук Армянской ССР В. И. Исагулянц успешно применил иониты в ряде реакций. Это позволит исключить применяемую ранее сер ную кислоту и тем самым упростить техно логический процесс ряда химических произ водств и спасти водоемы от кислых отходов.
Таков далеко не полный перечень всех возможностей применения этих замечатель ных веществ. Использование их в различных
ГО С . ПУБЛИЧНАЯ НАУЧНО -ТЕХНИЧЕСКАЯ
БИ БЛИ О ТЕКА СССЯ
о . ... -9
отраслях народного хозяйства получает с каждым днем все большее распростране ние.
ПОЛИМЕРЫ В МАСЛАХ
Зимой очень трудно бывает завести авто мобиль: смазочное масло на холоде чрезвы чайно густеет и даже застывает, схватывая при этом коленчатый вал мотора, да так прочно, что иногда ни стартером, ни заводной ручкой его сразу не заведешь. Шоферу при ходится разогревать мотор горячей водой.
Но даже если вы завели двигатель и, не достаточно его прогрев, поехали, вы рискуе те в скором времени вывести мотор из строя оттого, что загустевшее масло плохо прока чивается по маслопроводам и недостаточно подается к узлам трения. В итоге двигатель вначале работает почти без смазки. Металл трется о металл, и получаются большие износы. Считают, что износы при пуске состав ляют значительно больше половины всех износов двигателя.
Много сил ученые затратили на получе ние нефтяных масел с хорошей текучестью на холоде. Правда, подбором нефтяного сырья и применением специальных присадок,
снижающих температуру застывания, были улучшены качества масел, но этого оказалось недостаточно.
Выяснилось, что практически невозможно из одного нефтяного сырья получить мотор ные масла, остающиеся жидкими на холоде.
В начале 40-х годов впервые в Советском Союзе профессором Е. Г. Семенидо был предложен принципиально новый способ по лучения масел с хорошими низкотемпера турными свойствами. Он предложил в мало вязкие нефтяные масла особого состава до бавлять... Вы уже догадываетесь?.. Ну, конечно, полимеры. Так появились арктиче ские загущенные масла, обладающие хоро шей текучестью и не застывающие при тем пературе —40°С и ниже!
Оказалось, что полимеры, например по лиизобутилен, придают маловязким маслам большую вязкость и позволяют благодаря этому использовать их для смазки двигателя. Маловязкие масла со своей стороны обеспе чили хорошую текучесть масла при низких температурах. Мотор на этих маслах стал заводиться на холоде, износы двигателя сни зились.
Как же делают этот интересный поли мер?
Его получают полимеризацией изобутиле на при температуре —40°С! Технология про изводства оригинальна. Газ изобутилен, сжи женный и охлажденный до —85°С, смешивают с жидким этиленом и подают на ленту тран спортера-полимеризатора, туда же вводят и
19
катализатор (трехфтористый бор). Испаря ясь, этилен отнимает тепло от продуктов реакции и поддерживает там необходимую температуру. В этих условиях как раз и по лучается полиизобутилен, нашедший приме нение, как мы уже говорили, в качестве вяз костных присадок к маслам. По своему виду он представляет тягучую, вязкую массу.
Весьма эффективными в маслах оказались полимеры, приготовленные из некоторых эфиров метакриловой кислоты. Эти продук ты, полученные работниками всесоюзного треста «Нефтемаслозаводы» Г. Е. -Гарзановым, Г. Г. Виннером, И. Е. Добкиным, С. С. Альт ман и другими, сделали возможным создание моторных масел, не застывающих даже при температуре — 50°С. Хорошая текучесть этих масел на морозе позволила надежно запус кать двигатель зимой без применения средств его подогрева.
Но полимеры в маслах выполняют не только функции присадок, улучшающих вяз кость масла. Например, ленинградскими уче ными В. Г. Телегиным и Е. В. Лазаревой син тезирован ряд полимеров особой структуры типа сополимеров диалкилами,ноэтилметакрилата и лаурилметакрилата — химики лю бят выражаться точно!
Эти полимеры, добавленные в моторное масло в комплексе с некоторыми другими присадками, обеспечили высокую чистоту двигателя и большую его долговечность. На Выставке достижений народного хозяйст ва моторное масло с беззольной присадкой —
20
