Resine a scambio ionico |
La maggior parte delle resine a scambio ionico è basata sulla copolimerizzazione dello stirene e di un agente reticolante, divinilbenzene (DVB), per produrre una struttura reticolata in 3-D, per lo più fornita sotto forma di perline sferiche. Le resine a scambio cationico fortemente acide vengono preparate mediante solfonazione degli anelli benzenici nel polimero, mentre le resine a scambio cationico debolmente acide sono basate principalmente sull’acido acrilico che è stato reticolato con divinilbenzene (DVB). Le resine a scambio ionico contenenti gruppi ammonici quaternari sono fortemente basiche, mentre le resine con gruppi amminici terziari mostrano proprietà mediamente o debolmente basiche.
Le resine a scambio ionico tipo gel, chiamate anche resine microporose, non hanno pori discreti. In questo caso, gli ioni da scambiare diffondono attraverso la struttura del gel per interagire con i siti di scambio. In genere, le resine tipo gel mostrano microporosità con diametro dei pori fino a 30 Angstrom. La loro porosità è inversamente proporzionale alla reticolazione del DVB. Grazie a questa reticolazione, tali resine a scambio ionico sono insolubili in acidi, basi e sali concentrati, e sono resistenti nei confronti di ossidanti, agenti riducenti e radiazioni radioattive. Le resine tipo gel sono termicamente stabili e mostrano un’elevata capacità di scambio.
Dato che le resine a scambio ionico macroporose vengono sintetizzate mediante procedure apposite, il diametro dei loro macropori è superiore (più del doppio) rispetto a quello dei micropori delle resine tipo gel. I macropori facilitano il processo di scambio ionico, e consentono l'accesso di composti ad alto peso molecolare. Questi composti possono essere contaminanti dell’acqua di origine naturale o industriale, come ad esempio gli acidi umici prodotti dalla biodegradazione della materia organica morta, o l'effluente acquoso di rifiuto emesso dagli impianti che lavorano la cellulosa.
I macropori facilitano inoltre la rigenerazione delle resine a scambio ionico, prevenendo così l’irreversibilità della contaminazione. Grazie alla loro elevata porosità, queste resine sono opache e mostrano variazioni di volume (rigonfiamento) limitate nella maggior parte dei solventi. La struttura unica e robusta delle resine macroporose offre maggiore stabilità in termini di influenze chimiche, osmotiche, termiche e meccaniche. Di conseguenza, le resine a scambio ionico macroporose possono essere utilizzate vantaggiosamente come catalizzatori, particolarmente nei mezzi non acquosi.
Rispetto alle resine tipo gel, le resine macroporose hanno una capacità di scambio ionico inferiore. Tuttavia, questo inconveniente è compensato dalla loro maggiore durata, e dal fatto che i processi chimici che coinvolgono le reazioni di scambio ionico sono possibili solo grazie a queste resine.
Le resine a scambio ionico macroreticolari offrono diverse proprietà uniche, come ad esempio una resistenza all'adsorbimento o alla concentrazione di diverse specie non cariche. }Questo ha portato allo sviluppo di una varietà di adsorbenti polimerici macroreticolari.