Ioniprosesseissa

Ioniprosesseissa viitataan ilmiöihin, joissa ioneja syntyy, liikkuu tai reagoi aineissa sähköisen kentän vaikutuksesta. Ne ovat keskeisiä sekä luonnollisissa että teknologisissa prosesseissa, kuten elektrolyysissä, vedenkäsittelyssä ja energiateknologiassa.

Ioniprosessit voidaan karkeasti jakaa kolmeen pääkategoriaan: ionisaatio, ionien siirtyminen ja ionien vaihtaminen.

Ionisaatio tarkoittaa atomien tai molekyylien muuttumista sähköisesti varatuiksi ioneiksi. Tämä voi tapahtua plasman avulla, kemiallisissa reaktioissa tai sähköisen ionisaation kautta.

Ionien siirtyminen kattaa diffuusion, migraation ja konvektion. Diffuusiossa ioneja liikuttaa pitoisuusgradientti; migraatio tarkoittaa ioneja sähkökentän vaikutuksesta; konvektion avulla ioneja kuljetetaan nesteen virtauksessa.

Esimerkki ionien siirtymästä on elektrolyysi, jossa sähköinen kenttä ajaa ioneja kohti elektrodeja ja saa aikaan kemiallisia reaktioita.

Ionien vaihtaminen on prosessi, jossa tietyt ionit korvataan toisenlaisilla ioneilla pinnalla tai materiaalissa, tavallisesti ioninvaihtohartsien avulla vedenkäsittelyssä ja erottelussa.

Sovelluksia löytyy monilta aloilta: veden- ja jätevedenkäsittely ioninvaihdolla, elektrolyysi esimerkiksi veden tuottamiseen tai metallien valmistukseen, sekä energiateknologiaa edistävät ratkaisut kuten litiumioniakut. Biologisessa analytiikassa ja diagnostiikassa käytetään elektroforeesia ja muita ioniprosesseihin perustuvia menetelmiä.

Ioniprosessien tutkimus yhdistää kemian, fysiikan ja materiaalitieteen. Keskeisiä teemoja ovat energiatehokkuus, erotuskyky ja prosessien hallinta sekä turvallisuus.