Kationiresiinien

Kationiresiinien on polymeerisiä ioninvaihtoresinejä, jotka käyttävät kationien vaihtoa liuoksessa olevan ionin ja resinissä olevan ioni-vaihtimen välillä. Yleensä ne koostuvat crosslinked styreeni-divinylibentsiin -pohjaisista rakeista, joiden sisällä on funktionaalisia ryhmiä, jotka sitovat kationeja. Kationiresiinien päätyypit ovat vahva-aktiiviset, joissa toiminnallinen ryhmä on sulfonihappo (SO3H), sekä heikot kationiresiinien, joissa ryhmänä on karboksyylihappo (COOH). Resinit voivat olla H+-formissa tai Na+-formissa, ja ne regeneroidaan palauttamaan alkuperäinen muoto.

Toimintaperiaate perustuu ioninvaihtoon: liuosartikkelien kationit korvataan resinissä olevan kationin kanssa, jolloin ratkaisuun vapautuu toivotun ionin muoto. Esimerkiksi vedenpehmennyksessä Ca2+ ja Mg2+ korvataan Na+-ioneilla, jolloin vesi pehmenee. Demineralisaatiossa yhdistettynä anioniresiinien kanssa saavutetaan lähes kaikkien ionien poisto. Vahva-aktiiviset resiinit toimivat laajalla pH-alueella ja niitä käytetään yleisimmin; heikot resiinit soveltuvat joihinkin erikoissovelluksiin.

Regenerointi palauttaa resin kapaciteetin: kationiresiinien palauttaminen tapahtuu vaihtamalla poistetut kationit takaisin alkuperäiseen muotoon käyttämällä sopivaa regeneranttia, kuten suolaliuosta (esim. NaCl) tai vahvempaa suolaa; toisinaan käytetään vahvaa hapon regenerointia H+-formisissa resinissä. Prosessi tuottaa regeneranttivesiä, joka on hoidettavaa jätettä.

Kationiresiinien käytössä korostuvat edut kuten korkea poistokyky ja mahdollistaen vedenpehmennyksen ja demineralisoinnin, mutta niiden suorituskyky heikkenee ajan myötä epäpuhtauksien ja organisten aineiden kertymän vuoksi. Varastointi, huolto ja kierrätys vaikuttavat kokonaishyötyyn ja ympäristövaikutuksiin.