ioninvaihtosovelluksissa

Ioninvaihtosovellukset ovat prosesseja, joissa liuoksen ionit korvautuvat kiinteän ioninvaihtoreesin sitomien ionien tilalle. Resinit ovat yleisesti polymeerisiä ja niillä on toiminnallisia ryhmiä: kationinvaihdossa vahvat happoryhmät (esim. sulfonihapporyhmät) ja anioninvaihdossa vahvat emäksiset ryhmät (esim. quaternary ammonium -ryhmät). Resinit regeneroituvat kemiallisesti, jolloin vaihtokyky palautuu ja kierto voidaan jatkaa useita kertoja.

Periaate on yksinkertainen: liuoksen ionit kulkeutuvat resin läpi ja vaihtuvat resinissä oleviin vastineisiin. Kationinvaihdossa kalsium- ja magnesiumionit korvautuvat natriumioneilla, anioninvaihdossa epätoivotut anionit korvautuvat vastaavasti esimerkiksi kloridi-ioneilla. Regenerointi palauttaa resinien vaihtokyvyn ja mahdollistaa uuden kierron.

Käyttökohteita ovat vedenpehmennys, demineralisointi ja deionisaatio, prosessivesien laadun parantaminen sekä joidenkin jätevesien ja raskasmetallien poisto. Ioninvaihtoa hyödynnetään myös elintarvikkeiden ja lääkevalmisteiden puhdistuksessa sekä ioninvaihtokromatografiana biokemiassa ja analyyttisessä kemiassa.

Haasteita ovat kapasiteetin rajallinen määrä, tukkeutuminen, biofouling sekä regenerointikemiallinen jäte. Suunnittelussa huomioidaan kustannukset, resinien elinkaari sekä ympäristövaikutukset sekä käyttökohteen pH- ja lämpötilavaatimukset.