ioninvaihtokyky

Ioninvaihtokyky (ion exchange capacity) kuvaa kiinteän aineen tarttumien ionien kokonaismäärää, jonka se voi vaihtaa ympäröivään liuokseen. Ilmaisu tapahtuu yleensä milliekvivalentteina grammassa (meq/g) tai centimoleina per kilogramma (cmol(+)/kg) ja heijastaa niukkasuluja, joissa varastoituneita varauksia voidaan vaihtaa toisiin ioneihin.

Ioninvaihtokyky jaetaan usein kationinvaihtokykyyn (CEC) sekä anioninvaihtokykyyn (AEC). Kaikissa tapauksissa kyse on pintakulumuksen tai tilavuuden varausten määrästä. Maaperässä CEC on tärkeä ja johtuu save- sekä orgaanisen aineen negatiivisesti varautuneista pinnoista, jotka sitovat vaihdettavia kationeja kuten Ca2+, Mg2+, K+, Na+ ja H+. Aioninvaihtokyky on vähemmän yleinen maaperässä, mutta merkittävä materiaalien kuten hiukkassaveisten tai Zeoliittien kanssa.

Mittaaminen tapahtuu yleensä kyllästämällä materiaali tietyn suolaliuoksen kanssa (usein ammoniumsulfaatti tai ammoniumlakka), huuhtomalla ja korvaamalla adsorboituneet ionit vaihtokohteella (esim. NH4+), jolloin vaihdetut ionit analysoidaan. Maaperän osalta tulos ilmoitetaan cmol(+)/kg. Ioninvaihtokykyä mittaavien aineiden tyypillisiä käytäntöjä ovat myös vedenkosteus, pH ja suolaliuoksen pitoisuus; resiineissä kapasiteetti ilmoitetaan standardeineoloissa ja uusintakoneistuksella.

Tekijöihin vaikuttavat savipäällysteiden laji ja määrä, orgaaninen aine, pintakovaus ja niiden kokonaisvaraus sekä maaperän pH. Korkeampi pH yleensä lisää negatiivista varausta ja CEC:ä, kun taas matala pH voi lisätä Al3+:n sitoutumista sidoksiin ja vähentää kapasiteettia.

Sovellukset kattavat ravinteiden pidättämisen ja liikkuvuuden ennustamisen maaperässä, maanparannusten suunnittelun sekä ioninvaihtoreaktioiden mitoittamisen vedenkäsittelyssä ja pehmittämisessä. Rajoituksina ovat kappaleen kosteuden, kilpailevien ionien ja resiinien regeneroinnin vaihtelut.