kationinvaihtomembraaneja

Kationinvaihtomembraanit ovat puoliläpäiseviä kalvoja, jotka sallivat vain positiivisesti varautuneiden ionien, eli kationien, kulkea niiden läpi. Ne on yleensä valmistettu polymeerimateriaalista, johon on kiinnitetty negatiivisesti varautuneita toiminnallisia ryhmiä. Nämä negatiiviset ryhmät houkuttelevat ja sitoutuvat positiivisiin ioneihin, mutta samalla hylkivät negatiivisia ioneja. Veden ja muiden neutraalien molekyylien kulku läpi kalvon on yleensä myös mahdollista.

Kationinvaihtomembraanien toiminta perustuu sähkökemiallisiin periaatteisiin. Kun kalvo asetetaan kahden liuoksen väliin, joissa on eri kationipitoisuuksia tai eri kationilajeja, syntyy sähköinen potentiaaliero. Tämä potentiaaliero ajaa kationien liikettä kalvon läpi pyrkien tasapainottamaan pitoisuuksia tai erottelemaan eri kationilajeja.

Näitä kalvoja käytetään monenlaisissa sovelluksissa. Niitä hyödynnetään vedenkäsittelyssä, kuten veden pehmentämisessä poistamalla kalsium- ja magnesiumioneja, sekä suolanpoistossa. Sähkökemiallisissa prosesseissa kationinvaihtomembraaneja käytetään elektrolyyseissä ja polttokennoissa sähköisen johtavuuden mahdollistamiseksi ja ionien kulun ohjaamiseksi. Lisäksi niitä sovelletaan kemian teollisuudessa erotusprosesseissa ja biomateriaalien valmistuksessa. Kalvojen ominaisuuksia, kuten selektiivisyyttä ja permissebiliteettiä, voidaan muokata materiaalin ja valmistusprosessin avulla.