Ioninvaihtojärjestelmät

Ioninvaihdin on laite, jota käytetään poistamaan ioneja liuoksesta tai vaihtamaan ioneja liuoksen ja kiinteän faasin välillä. Tämä tapahtuu käyttämällä ioninvaihtohartsia, joka on polymeerimateriaali, jossa on ladattuja ryhmiä. Nämä ladatut ryhmät voivat houkutella ja sitoa vastakkaisesti varautuneita ioneja liuoksesta. Samalla ne vapauttavat oman varautuneen ryhmänsä ionin liukoisuusfaasiin. Ioninvaihtoprosessi on käänteinen, mikä tarkoittaa, että kun hartsi on kyllästynyt, se voidaan regeneroida pesemällä se konsentroidulla suolaliuoksella.

Ioninvaihtoa käytetään monissa eri sovelluksissa. Veden pehmennyksessä sitä käytetään poistamaan kalsium- ja magnesiumioneja, jotka aiheuttavat veden kovuutta. Teollisuudessa ioninvaihtoa käytetään arvometallien, kuten kullan ja hopean, talteenottoon. Sitä käytetään myös lääketeollisuudessa lääkkeiden puhdistamiseen ja erottamiseen. Ympäristönsuojelussa ioninvaihtoa käytetään jäteveden puhdistamiseen myrkyllisistä raskasmetalleista ja muista epäpuhtauksista. Analyyttisessä kemiassa ioninvaihtoa voidaan käyttää näytteiden esikäsittelyyn ennen analyysiä, esimerkiksi tiettyjen ionien pitoisuuden kasvattamiseen.

Ioninvaihtoprosessin tehokkuus riippuu useista tekijöistä, kuten hartsin tyypistä, liuoksen pH:sta, lämpötilasta ja kosketusajasta. Eri tyyppisiä ioninvaihtohartseja on olemassa, mukaan lukien vahvasti ja heikosti happamat kationinvaihtohartsit sekä vahvasti ja heikosti emäksiset anioninvaihtohartsit. Valinta riippuu käsiteltävistä ioneista ja halutuista tuloksista.