kationimuokkauksia

Kationimuokkauksia tarkoittaa ioninvaihtoprosessia, jossa liuoksesta poistetut kationit korvataan negatiivisesti varautuneen ioninvaihtoresiinillä. Resinissä on kationeja sitovia ryhmiä, kuten sulfonihapporyhmiä tai karboksyyliryhmiä, ja ne vaihtavat kationeja liuoksessa oleviin kationeihin. Tavallinen periaate voidaan esittää esimerkillä: kaksi na+ -ionia resinissä vaihtaa yhden Ca2+-ionin, jolloin reaktio 2 R-SO3-Na+ + Ca2+ → Ca(R-SO3)2 + 2 Na+ tapahtuu liuoksessa.

Kationimuokkauksia on erilaisia resiinityyppejä. Yleisimimpiä ovat vahvan hapon kationimuuttajat (SAC), joissa toimintaryhmät ovat sulfonihappoja. Ne tarjoavat korkean vaihtokapasiteetin ja ne soveltuvat sekä vedenpehmennykseen että demineralisaatioon. Toiseksi ovat heikon hapon kationimuuttajat (WAC), joissa käytetään karboksyyliryhmiä. WAC-resiineja käytetään tietyissä sovelluksissa ja ne voivat toimia paremmin tietyillä pH-alueilla, usein yhdessä muiden ionsisysteemien kanssa.

Käyttökohteisiin kuuluvat vedenpehmennys, jossa Ca2+ ja Mg2+ korvataan Na+-ioneilla, sekä veden puhdistusprosessi, jossa epätoivottuja kationeja poistetaan. Kationimuokkauksia käytetään myös prosessivesissä ja teollisuusjätevesien käsittelyssä, sekä osana monivaiheisia ioninvaihtoprosesseja demineralisaation saavuttamiseksi. Toiminnan aikana resiinivaihdon loputtua resiinit “esivaihdetaan” regeneroitavalla suolaliuoksella (esim. NaCl), jolloin resin palautuu alkuperäiseen Na+- tai H+- formaattiin.

Rajoitteisiin kuuluu resiniväsymys etenkin organisten aineiden tai raskaiden metaboliittien kertymisen, sekä hyvin korkeissa tai matalissa pH-olosuhteissa muuttuva vaihtokapasiteetti. Lisäksi prosessit vaativat huolellista regeneraatiota ja huoltoa.