Ионообменные материалы для сорбции биологически активных веществ

Сорбция ионов представляет собой гетерогенную химическую реакцию обмена ионами между твердофазным полиэлектролитом и электролитом, находящимся в подвижной фазе – жидкой или газообразной.

Ионообменные смолы, или иониты, представляют собой синтетические высокомолекулярные органические вещества, практически нерастворимые в воде. Они содержат обменные ионы, один из которых связан с твердым носителем и называется фиксированным, или анкерным ионом. С ним электростатически связан противоположно заряженный ион, называемый подвижным ионом, или противоионом. По этому подвижному иону ионообменные смолы подразделяются на катионообменники и анионообменники. Существуют также амфотерные иониты, обладающие свойствами тех и других.

Основным показателем ионита является его ионообменная емкость. Различают обменную и полную обменную емкости ионитов. Кроме того, различают емкость ионита в статических и динамических условиях.
Полная динамическая емкость – количество поглощаемого вещества при полном насыщении единицы объема или массы ионита.
Динамическая обменная емкость – емкость ионита до «проскока» ионов в фильтрат.

На гидравлическое давление в слое сорбента влияют:
Размер гранул;
Плотность упаковки сорбента;
Линейная скорость подачи;
Температура раствора.

Целенаправленный синтез ионитов, предназначенный для сорбции БАВ, осуществляется таким образом, чтобы получаемый сорбент:
Был гидрофилен;
Высокопроницаем для БАВ;
Имел функциональные группы для ион-ионных взаимодействий.

В качестве матриц в смолах используют:
Полистирол;
Полиакрилат, полиметакрилат;
Полиамин;
Целлюлозу, декстран.
В качестве функциональных групп применяются:
Карбоксильные;
Сульфоновые;
Первичные-четвертичные аминогруппы.

При таком подходе сначала синтезируется полимерная матрица – полуфабрикат, содержащий реакционноспособные группы. Затем путем химической модификации этих групп они преобразуются в катионо- или анионообменные группы. Наличие эпоксидных групп в матрице сшитого сополимера открывает возможности разнообразных способов модификации этих материалов.

Рис. 3. Схема щелочного гидролиза пористого сополимера глицидилметакрилата с этиленгликоль-диметакрилатом

Рис. 4. Схема щелочного гидролиза пористого сополимера акрилонитрила с дивинилбензолом