Kationinvaihtohartsit

Kationinvaihtohartsit ovat ioninvaihtohartsien ryhmä, joiden toiminnallinen ominaisuus on negatiivisesti varautuneet funktionaaliset ryhmät, kuten sulfonihapporyhmät (–SO3−) tai karboksylaattoryhmät (–COO−). Näiden ryhmien avulla hartsi sitoo liuoksessa olevia kationeja ja vapauttaa harttaan liittyneitä kationeja tilalle. Hartsi muodostuu yleensä styreeni-divinylibensiini -pohjaisesta polymeerirungosta ja voi esiintyä gel- tai makroretikulaarisena (makroretikulaarinen) koostumuksena.

Toimintaperiaate ja tyypit: vahvasti happamat kationinvaihtohartsit (esim. sulfonihapporyhmät) vaihtavat tehokkaasti monien kationien kanssa ja toimivat hyvin laajalla pH-alueella, kun taas heikosti happamat hartset (karboksylaattiset) ovat herkempiä pH:lle ja valitaan sovelluksesta riippuen. Hartsi voidaan pitää Na+-formassa tai H+-formassa, jolloin vaihtoreaktio toteutuu vastaavasti kationeilla.

Käyttö ja regenerointi: keskeisiä sovelluksia ovat vedenkäsittely, veden pehmennys sekä deionisaatio yhdessä anioninvaihtohartsien kanssa. Pehmennys perustuu Ca2+ ja Mg2+ -ionien korvaamiseen Na+-ioneilla. Regenerointi palauttaa hartsilta menetyneet ionit: Na+-formi palautetaan suolaliuoksella NaCl:llä, H+-formi taas vahvoilla hapoilla (esim. H2SO4, HCl). Hartsiin kertyy myös epäpuhtauksia, jolloin säännöllinen huuhtelu ja mahdollinen vaihto ovat tarpeen.

Käyttöalueet ja ympäristö: käytetään laajasti vesienkäsittelyssä, teollisuudessa puhdistuksessa sekä erottelu- ja laatuvaatimusten täyttämisessä. Kierrätys ja jätehuolto on huomioitavaa regenraation sivutuotteina.