Ioninvaihtimet

Ioninvaihtimet ovat polymeeripohjaisia hiukkasia, joiden pinnalla on ioninvaihtopaikkoja. Kun liuos kulkee täytteen läpi, tietynlaiset ionit korvautuvat toisiin ioneihin täytteessä olevien ryhmien avulla. Kationinvaihtimet vaihtavat positiivisesti varattuja kationeja toisiin kationeihin, kun taas anioninvaihtimet vaihtavat negatiivisesti varattuja ioneja toisiin anioneihin. Näin niitä käytetään poistamaan tai korvaamaan tiettyjä ioneja liuoksessa.

Ioninvaihtimet jaotellaan pääosin kationinvaihtimiin ja anioninvaihtimiin. Kationinvaihtimet voidaan jakaa vahvoihin (SAC) ja heikkoihin (WAC) kationinvaihtimiin: vahvat sisältävät sulfonihapporyhmiä ja toimivat laajalla pH-alueella, kun taas heikot käyttävät karboksyyli-ryhmiä ja ovat pH-herkempiä. Anioninvaihtimet jaetaan vastaavasti vahvoihin (SBA) ja heikkoihin (WBA) anioninvaihtimiin, joissa vahvat resinit sisältävät quaternary ammonium -ryhmiä. Näillä erotteluilla on vaikutusta toiminta-alueisiin, regeneroitavuuteen ja sovelluksiin.

Sovelluksia ovat muun muassa veden kovuuden poisto (kalsium- ja magnesiumionien vähentäminen korvaamalla natriumioneilla), demineralisaatio ja de-ionisointi, jätevettä käsittelevät prosessit sekä erikoispuhdistukset elektroniikka- ja laboratoriokäytössä. Ioninvaihtimia käytetään usein hauta- tai kolloidesepaarien poistoon sekä raskasmetalli- tai haitta-ionien rajoittamiseen.

Toiminta perustuu kapasiteettiin ja palautuvuuteen. Kun resinien vaihtokapasiteetti ehtyy, ne on regeneroitava palauttamalla korvatut ionit takaisin regeneranttina käytetyllä aineella (esim. kationinvaihtimille NaCl-salainen liuos, anioninvaihtimille NaOH). Regenerointi tuottaa suuria, konsentroituja jäteliuoksia ja vaatii asianmukaista käsittelyä. Suuret vaihtoehdot ja alkaliteetit vaikuttavat resinien kestävyyteen, valintaan ja ympäristövaikutuksiin.