KationenAustauscher

Kationenaustauscher sind Ionenaustauscher aus einem polymeren Träger, der fest negativ geladene Funktionsgruppen trägt. Diese Gruppen binden Kationen aus einer Lösung und tauschen sie gegen andere Kationen der festen Phase aus. In Betrieb wird eine wasserhaltige Lösung durch den Harz geführt; dabei werden die Kationen der Lösung gegen die auf der Oberfläche gebundenen Gegenkationen ausgetauscht, wodurch die Lösung entsprechend entmineralisiert oder enthärtet wird. Die Form des Austauschers (z. B. H+- oder Na+-Form) bestimmt, welche Kationen freigesetzt bzw. aufgenommen werden.

Typen: Es gibt starke Säure-Kationenaustauscher (SAC) mit sulfonischen Gruppen, die bei verschiedenen pH-Werten stabil arbeiten, und schwache Säure-Kationenaustauscher (WAC) mit Carboxylgruppen, deren Austauschverhalten stärker pH-abhängig ist. SAC-Resine sind in der Regel robuster, während WAC oft selektiver gegenüber bestimmten Kationen sein können.

Anwendungen: Hauptanwendung ist die Wasseraufbereitung, insbesondere Enthärtung (Ca2+ und Mg2+ werden durch Na+ ersetzt) und Demineralisierung bzw. Entmineralisierung. Kationenaustauscher finden auch in der analytischen Chemie (Ionenaustauschchromatographie) sowie in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie zur Reinigung und Vorschaltung von Vorstufen Einsatz.

Regeneration: Nach Erschöpfung der Austauschkapazität müssen die Bindungsstellen regeneriert werden. Starke Säure-Kationenaustauscher werden üblicherweise mit einer starken Säure (z. B. HCl oder H2SO4) regeneriert, um die H+-Form wiederherzustellen. Na+-Form-Hartungsresine regenerieren sich mit NaCl-Lösung, um die Na+-Form zurückzubilden und gelöste Ca2+/Mg2+ zu entfernen.

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