ioninvaihtimen

Ioninvaihdin on kiinteä aine tai järjestelmä, jossa liuoksesta poistettavat ionit korvataan samalla liuoksella olevan toisen ionin avulla. Ioninvaihdinta käytetään laajasti vedenkäsittelyssä, elintarvike- ja kemianteollisuudessa sekä biokemiallisissa prosesseissa.

Perusperiaate on ionien vaihtaminen kiinteän materiaalin sisällä olevien vaihtuvien ionien kanssa. Yleisimät ioninvaihtimet jaetaan kationinvaihtimiin ja anioninvaihtimiin. Kationinvaihtimissa kiinteässä materiaalissa on positiivisesti varaantuneita ryhmiä, jotka vaihtavat liuoksesta kationeja, kuten Ca2+ ja Mg2+, Na+ vastaan. Vahvojen hapon kationinvaihtimet käyttävät sulfonihapporyhmiä (–SO3−); heikot kationinvaihtimet käyttävät karboksihapporyhmiä (–COO−). Anioninvaihtimet käyttää vastaavasti positiivisia vaihtoryhmiä, kuten vahvoja quaternary ammonium -ryhmiä (–NR3+), sekä heikompia amino-ryhmiä (–NH2/–NH3+).

Toiminta ja regenerointi: Liuos, esimerkiksi kalsium- tai magnesiumioneja sisältävä vesi, kulkee resin läpi ja aiheuttaa kationien vaihtumisen resinin ionien kanssa, kunnes resin on kyllästynyt. Regenerointi palauttaa vaihto-ominaisuuden; kationinvaihtimet puhdistetaan yleisesti suolahappolla tai NaCl-siivellä, jolloin Ca2+/Mg2+ korvautuvat Na+-ioneilla. Anioninvaihtimet regeneroidaan tavallisesti NaOH:lla, jolloin sidotut epäonit korvautuvat OH−-ioneilla.

Käyttökohteita ovat vedenpehmentäminen, deionisointi, korkeaa puhtautta vaativat prosessit sekä useat teolliset vesijärjestelmät. Ioninvaihdinta vaivaa normaalisti resinien kertyminen, huolto ja regenerointi, jotka tuottavat regeneraatioslähteitä ja jätevirtoja.

Näin ollen ioninvaihdin on keskeinen tekniikka voi muutamassa prosessissa muuttaa liuosten ionikoostumusta tehokkaasti ja säädellä sen laatua.