Kationevahetusmaterjale

Kationevahetusmaterjalid, tuntud ka kui ioonivahetusmaterjalid, on polümeersed või mineraalsed ained, mis sisaldavad liikuvate laetud ioonide komplekse. Need materjalid on võimelised vahetama oma liikuvate ioonidega teisi sama laenguga ioone lahuses olevate ioonide vastu. Peamine eristus kationevahetusmaterjalide ja anioonvahetusmaterjalide vahel seisneb vahetatavate ioonide laengus – kationevahetusmaterjalid vahetavad positiivselt laetud ioone ehk katioone, samal ajal kui anioonvahetusmaterjalid vahetavad negatiivselt laetud ioone ehk anioone.

Nende materjalide struktuur koosneb tavaliselt tahkest kandjast, millele on keemiliselt seotud funktsionaalsed rühmad, mis omakorda kannavad vahetatavaid ioone. Levinud kandjateks on polüstüreeni või akrüülvaigud, samuti mõned anorgaanilised materjalid nagu zeoliidid või savid. Funktsionaalseteks rühmadeks võivad olla näiteks sulfoonhapped (–SO3H) või karboksüülhapped (–COOH) tugevalt happelistes kationevahetusmaterjalides, või fenoolsed rühmad (–OH) nõrgalt happelistes materjalides.

Kationevahetusmaterjalide kasutusalad on laialdased. Neid kasutatakse vee pehmendamisel, et eemaldada kaltsiumi ja magneesiumi ioone. Samuti rakendatakse neid metallide eraldamisel ja kontsentreerimisel, näiteks haruldaste muldmetallide või radioaktiivsete isotoopide puhul. Teistes valdkondades on need olulised ravimite valmistamisel, toiduainetööstuses ja keskkonnareostuse kontrollis, kus neid kasutatakse saasteainete eemaldamiseks või taastamiseks.