cationinvaihtohartsit

Kationinvaihtohartsi on ioninvaihtohartsien tyyppi, jossa liuoksessa olevat kationit voidaan korvata hartsiin kiinnittyneiden kationien kautta. Hartsit ovat yleensä polymeerisiä rakenteita, joissa on kiinnittyneitä funktionaalisia ryhmiä, kuten sulfonihapporyhmiä (–SO3H) tai karboksyyliryhmiä (–COOH). Ne voivat olla Na+-formassa, H+-formassa tai muissa vaihtelevissa muodoissa.

Toimintaperiaate perustuu ioninvaihtoon: hartsi toimii vaihtamalla itselleen kiinnittyneet kationit liuoksessa olevien kationien tilalle. Esimerkiksi Na+-forman hartsi vapauttaa Na+-ionin ja ottaa vastaan muun kationin. Valintakyky riippuu kationin varauksesta, koosta ja hydrataatiorakenteesta; di- valenteilla kationeilla on usein suurempi affiniteetti kuin mono-valenttien kanssa. Hartsin rakenne vaikuttaa suorituskykyyn: makroretikulaariset hartsit ovat usein parempia suurten ioneiden läpäisyssä ja kestämään paremmin tukkeutumista kuin geelit.

Käyttökohteita ovat veden pehmeneminen ja demineralisointi, teollinen vedenkäsittely, elintarvike- ja kemianteollisuus sekä laboratoriopuhdistus. Suomen ja muiden maiden vesijohtovedessä kationinvaihtohartseja käytetään yleisesti Ca2+ ja Mg2+ -ioneiden Poistoon, jolloin vesi kovettuu vähemmän.

Regenerointi tehdään palauttamalla hartsi alkuperäiseen muotoonsa käyttämällä sopivia regenerointiliuoksia, kuten NaCl- tai HCl-liuoksia. Tällöin hartsi palautuu Na+- tai H+-muotoon, ja prosessi on toistettavissa useaan kertaan. Haittapuolia ovat kapasiteetin vanheneminen, rakennevaurio, tukkeutuminen ja jäljelle jääneiden epäpuhtauksien vaikutus suorituskykyyn. Kationinvaihtohartsit ovat kuitenkin tehokas ja laajasti käytetty ratkaisu vedenkäsittelyyn ja teollisiin sovelluksiin.