Kationvahetusmaterjalid

Kationvahetusmaterjalid, tuntud ka kui ioonivahetusmaterjalid, on tahked, tavaliselt vees lahustumatud ained, millel on võime vahetada oma ioonseid komponente lahuses olevate sama laenguga ioonide vastu. Need materjalid on sageli polümeersed vaikud, millel on kinnitatud negatiivselt laetud rühmad (kationevahetajad) või positiivselt laetud rühmad (anioonivahetajad). Kationevahetusmaterjalide puhul on lahtised, vahetatavad ioonid positiivselt laetud katioonid.

Protsess, mille käigus ioonid vahetatakse, on pöörduv ja seda kasutatakse laialdaselt mitmetes rakendustes. Peamine kationevahetuse mehhanism seisneb selles, et positiivselt laetud katioonid tahkes faasis on tasakaalus lahuses olevate katioonidega. Kui lahuses olevate katioonide kontsentratsioon suureneb või kui lahuse pH muutub, võib see tasakaal nihkuda, põhjustades vahetust.

Kationevahetusmaterjale kasutatakse vee pehmendamisel, kus kaltsiumi ja magneesiumiioonid, mis põhjustavad kõvadust, asendatakse naatriumioonidega. Neid kasutatakse ka metallide eemaldamiseks reoveest, ainete puhastamiseks farmaatsiatööstuses ja analüütilises keemias kromatograafilistel eraldusmeetoditel. Erinevate rakenduste jaoks on saadaval erinevat tüüpi kationevahetusmaterjale, mis erinevad oma keemilise koostise, poorsuse ja ioonivahetusvõime poolest. Materjali valik sõltub töödeldava lahuse koostisest ja soovitud eraldusastmest.