Kationinvaihtoprosessi

Kationinvaihtoprosessi on kemiallinen menetelmä, jota käytetään negatiivisesti varautuneiden ionien eli anionien erottamiseen liuoksesta käyttämällä positiivisesti varautuneita ioninvaihtohartseja. Hartsi on polymeerimateriaali, joka on silloitettu ja sisältää suuren määrän vaihdettavissa olevia kationeja, tyypillisesti natrium- tai vetyioneja. Kun liuos, joka sisältää haluttuja anioneja, kulkee hartsisäiliön läpi, anionit sitoutuvat hartsin positiivisesti varautuneisiin kohtiin ja vapauttavat samalla vaihdettavissa olevat kationit liuokseen.

Tämä prosessi on laajalti käytössä veden pehmennyksessä, jossa kalsium- ja magnesiumionit, jotka aiheuttavat veden kovuutta, korvataan natriumioneilla. Kationinvaihtoa käytetään myös teollisissa sovelluksissa, kuten makeutusaineiden puhdistuksessa, lääkeaineiden erottamisessa ja ydinjätteen käsittelyssä. Prosessin tehokkuus riippuu useista tekijöistä, kuten hartsin tyypistä, virtausnopeudesta, lämpötilasta ja liuotettujen aineiden pitoisuudesta.

Hartsi kyllästyy ajan myötä ja sen ioninvaihtokapasiteetti vähenee. Tällöin hartsi regeneroidaan huuhtelemalla sitä voimakkaalla suolaliuoksella tai happamalla liuoksella, joka vapauttaa sidotut anionit ja palauttaa hartsin alkuperäiseen kationimuotoonsa. Regeneroinnin jälkeen hartsi on valmis uuteen käyttöjaksoon. Kationinvaihtoprosessi on tehokas ja taloudellinen tapa puhdistaa ja erottaa ioneja erilaisista vesipohjaisista liuoksista.