ionenruil

Ionenruil is een chemisch proces waarbij ionen in een oplossing worden uitgewisseld met ionen die vastzitten aan een vaste stof, het ionenuitwisselingsmateriaal. Dit materiaal bevat functionele groepen die met tegenionen in de oplossing kunnen ruilen. Ionenruil kan zowel kationen (positief geladen) als anionen (negatief geladen) uitwisselen, en kan plaatsvinden op samengestelde systemen of op toepassingen afzonderlijk.

Materiaal en typen: Ioneneuitwisselingsmaterialen bestaan meestal uit synthetische polymeren met specifieke functionele groepen. Kationenruilsystemen (SAC) bevatten sterke zure groepen zoals sulfonzuur, zwakke zure kationuitwisselaars hebben carboxylgroepen. Anionruilsystemen (SBA) bevatten sterke basische groepen zoals quaternaire ammoniumverbindingen, zwakke basische uitwisselaars hebben aminegroepen. Natuurlijke mineralen zoals zeolieten en kleimineralen kunnen ook als uitwisselaar dienen. De capaciteit van een resin wordt uitgedrukt in ionenuitwisselingscapaciteit (IEC) en geeft aan hoeveel meq van ionen per gram materiaal kunnen worden uitgewisseld.

Werkingsprincipe en toepassingen: Bij ionenruil worden in oplossing aanwezig ionen vervangen door tegenionen die aan het uitwisselingsmateriaal gebonden zijn. De selectiviteit hangt af van lading, hydratieverschillen en grootte van de ionen. Toepassingen variëren van waterontharding (Ca2+ en Mg2+ vervangen door Na+) tot ontzouting, verwijdering van specifieke verontreinigingen, en water- of voedingsmiddelenbehandeling. Ook in farmaceutische en chemische industrieën wordt ionenruil toegepast.

Regeneratie en beperkingen: Zodra het materiaal verzadigd raakt met vervangende ionen, kan regeneratie plaatsvinden met geconcentreerd zout (bijv. NaCl) om de oorspronkelijke toestand te herstellen. Nadelen zijn fouling, verlies van capaciteit bij hoge multivalente ladingen en milieuzorg rondom regeneratieafval. Alternatieven zoals omgekeerde osmose of electrodialyse worden soms toegepast in combinatie met of ter vervanging van ionenruil.