Ionudveksling

Ionudveksling er en reversibel proces, hvor ioner i en opløsning byttes med ioner bundet til en fast fase, typisk en harpiks eller et mineralmateriale kaldet en ionbyttermateriale. Den faste fase indeholder funktionelle grupper, som kan afgive eller optage ioner gennem elektrostatisk tiltrækning og kemisk udveksling. Processen sker under kontrollerede forhold og kan bruges til at justere opløsningens ionprofil uden at ændre den samlede opløste volumen betydeligt.

Ionbyttere kan opdeles i kationbyttere og anionbyttere. Kationbyttere udveksler kationer som Ca2+, Mg2+ og Na+ med andre kationer fra opløsningen, mens anionbyttere udveksler anioner som Cl-, NO3- eller SO4^2- med andre anioner. Der findes også blandingsbed (mixed-bed), der kombinerer både kation- og anionbyttere og ofte anvendes til højren demineralisering. Desuden findes stærkbasiske og svagbasiske varianter af an- og kationbyttere, hvilket påvirker udvekslingskapacitet og driftsbetingelser.

Operationen sker ved, at opløsningen passerer gennem en kolonne med resin. Ionerne i opløsningen udveksles med ionerne bundet til resinens funktionelle grupper, indtil resinens udvekslingskapacitet nærmer sig, hvilket forårsager en ændring i koncentrationen af bestemte ioner i udløbet (et diamanter ved “brudpunkt”). For at genoprette den oprindelige form regenereres resin med passende stærke regenereringsmidler: kationbyttere med saltsyre eller anden stærk syre, anionbyttere med natriumhydroxid eller lignende base.

Anvendelser omfatter vandblødning (fjernelse af Ca2+ og Mg2+), demineralisering og deionisering af vand, fjernelse af forurenende ioner i spildevand og affaldsstrømme, samt fremstilling af højren vand til industri og laboratorium. Fordele inkluderer høj selektivitet og kemisk fleksibilitet, mens udfordringer omfatter regenereringsaffald, resinforurening og behov for pretreatment for at undgå hurtig arvæv og nedbrydning.