ioninvaihtokyvystä

Ioninvaihtokyky viittaa materiaalin kykyyn vaihtaa ioneja ympäristöönsä. Tämä ilmiö on keskeinen ioninvaihtoprosesseissa, joita hyödynnetään monissa sovelluksissa vedenkäsittelystä analyyttiseen kemiaan. Materiaalit, joilla on ioninvaihtokykyä, sisältävät tyypillisesti kiinteitä kantajia, joihin on kiinnitetty varautuneita funktionaalisia ryhmiä. Nämä varautuneet ryhmät voivat houkutella ja sitoa vastakkaisesti varautuneita ioneja liuoksesta. Samanaikaisesti, jotta varausneutraliteetti säilyy, materiaalista vapautuu toinen ioni, joka on samankaltainen kuin kantajalle kiinnittyneet ryhmät, ympäristöön.

Ioninvaihtokykyä mitataan yleensä yksikköinä millimoolia per gramma (mmol/g) tai milliekvivalenttia per gramma (meq/g). Se kuvaa aineen kapasiteettia sitoa ioneja. Tekijät kuten materiaalin rakenne, funktionaalisten ryhmien tyyppi ja tiheys, sekä ympäristön pH ja lämpötila vaikuttavat ioninvaihtokykyyn. Ioninvaihtohartsit ovat yleisin esimerkki materiaaleista, joilla on merkittävä ioninvaihtokyky. Ne ovat polymeerimatriiseja, joihin on liitetty sulfonisia tai kvaternaarisia ammoniumryhmiä, mahdollistaen sekä kationien että anionien vaihtamisen.

Sovelluksissa ioninvaihtokykyä käytetään epäpuhtauksien poistamiseen vedestä, kuten kalsium- ja magnesiumionien poistoon veden pehmentämiseksi. Sitä hyödynnetään myös raskasmetallien poistossa, lääkeaineiden erottamisessa ja radioaktiivisten isotooppien talteenotossa. Analyyttisessä kemiassa ioninvaihtokykyä käytetään aineiden erottamiseen ja konsentrointiin ennen niiden mittaamista. Materiaalin ioninvaihtokyky on suoraan yhteydessä sen tehokkuuteen näissä prosesseissa.