Ioonvahetust

Ioonvahetus on protsess, kus lahenduses olevad ioonid vahetuvad tahkele ioonvahetusresiinile kinnitatud ioonidega. Resiinid on spetsiaalsed polümeerist materjalid, millel on vahetusvõimega funktsionaalsed grupid. Protsessi käigus lahuse ioonid asenduvad resiinil olevate ioonidega ja vastupidi, mille tulemusena muutub lahuse koostis. Ioonvahetust kasutatakse peamiselt vee puhastamisel, pehmendamisel ja demineraliseerimisel, samuti eri tööstuste ja laborite proovide eraldamisel.

Peamised tüübid on kationvahetus ja anioonvahetus. Kationvahetusresiinidel on positiivselt laetud vahetusgrupid ja nad vahetavad lahuses olevaid katioone (nt Ca2+, Mg2+, Na+) vastu. Anioonvahetusresiinidel on negatiivselt laetud vahetusgrupid ja nad vahetavad lahuses olevaid anione (nt Cl-, NO3-, SO4^2-) vastu. Resiinide lähtform on Na+ või H+ (kationvahetus) ning Cl- või OH- (anioonvahetus).

Töö käigus resiinide vahetusvõime ammendub ning neid tuleb regeneratsiooniga taastada. Kationvahetusresiinid regeneeritakse tavaliselt tugeva NaCl-brühiga (Na+ ioonide lisamine), anioonvahetusresiinid aga tugeva alusega (nt NaOH) või sobiva happelise lahusega. Kombinatsioonides, näiteks segamaterjalina (mixed-bed), saab saavutada kõrgema puhastusastme.

Rakendused hõlmavad veepuhastust ja pehmendamist (kaltsiumi ja magneesiumi eemaldamine), demineraliseerimist, tööstuslikku ja laboratoorset puhastust ning farmaatsia- ja toidutööstuste protsesse. Piiranguteks on resinide ummistumine, orgaaniliste ühendite mõju, regenereerimiskulud ning lõpptootmise ja jäätmete käitlemise nõuded.