Kationvahetusprotsess

Kationvahetusprotsess, tuntud ka kui katioonivahetus, on keemiline protsess, kus ühes lahuses olevad positiivselt laetud ioonid ehk katioonid asendatakse teiste katioonidega tahkel vahetusmaterjalil. See materjal, mida nimetatakse kationivahetusvaiguks või ioonivahetusvaiguks, sisaldab liikuvaid katioone, mis on seotud negatiivselt laetud saite. Kui lahus, mis sisaldab vahetatavaid katioone, juhitakse läbi kationivahetusvaigu, toimub ioonide vahetus. Vaigul olevad liikuvaid katioonid lahkuvad vaigust ja lahuses olevad katioonid seonduvad vaiguga.

Selle protsessi peamine rakendus on vee pehmendamine. Tavaline kraanivesi sisaldab mitmeid lahustunud katioone, peamiselt kaltsiumi (Ca2+) ja magneesiumi (Mg2+) ioone, mis põhjustavad katlakivi teket torudes ja seadmetes. Kationivahetusvaiku kasutades eemaldatakse need kõvaduse tekitavad ioonid ja asendatakse naatriumioonidega (Na+), mis ei moodusta katlakivi. Kui vaigu vahetusvõime on ammendatud, st kui kõik selle liikuvaid katioonid on asendatud, saab seda regenereerida, pannes läbi kontsentreeritud soolalahuse (nt naatriumkloriidi lahuse), mis taastab vaigu esialgse ioonivahetusvõime.

Kationivahetusprotsessi kasutatakse ka paljudes teistes valdkondades, sealhulgas reovee puhastamisel raskmetallide eemaldamiseks, tööstuslikes protsessides ainete eraldamiseks ja kontsentreerimiseks, samuti farmaatsiatööstuses ja toiduainetööstuses. Protsessi tõhusus sõltub mitmest tegurist, nagu vaigutüüp, lahuse pH, temperatuur ja voolukiirus.