Co je to iontová výměna?
iontová výměna je chemický proces, ve kterém se vyměňují ionty mezi dvěma elektrolytovými roztoky nebo mezi elektrolytovým roztokem a pevnou matricovou strukturou známou jako iontoměnový polymer. Když roztok elektrolytu reaguje s polymerem nebo pryskyřicí, jsou ionty z roztoku zachyceny a připojeny k pevnému substrátu, který zase uvolňuje různé ionty stejného náboje. K výměně kationtu dochází, když se vyměňují pozitivně nabité částice, zatímco aniontová výměna nastává, když se vyměňují negativně nabité částice. Úroveň výměny kationtu, která se vyskytuje v půdě, může být použita jako indikátor schopnosti půdy udržovat živiny. Je to také důležitý faktor při určování čistoty podzemní vody. Polymer iontového výměny můžebýt vyroben tak, aby specificky odfiltroval určité ionty z roztoku. Existují čtyři hlavní typy polymerů iontových výměn, které mají různé iontové afinity a chemické vlastnosti: silné základní aniontové pryskyřice, slabé báze aniontové pryskyřice, silné kyselé kationtové pryskyřice a slabé kyselé kationtové pryskyřice. Chelatační pryskyřice jsou důležité při filtrování toxických kationtů těžkých kovů, jako je olovo a rtuť. Tyto pryskyřice se používají v čištění odpadních vod a podzemních vod.
Silné kyselé pryskyřice lze použít k odstranění kationtů vápníku a hořčíku z vody v procesu známém jako změkčení vody. Ionty vápníku a hořčíku z roztoku se vyměňují za ionty sodíku nebo vodíku z pryskyřice. Produkty pro domácnost, jako je prací prostředek, zaměstnávají zeolity na změkčení vody, aby se zabránilo rušení iontů vápníku a hořčíkus čisticím působením mýdla.
Deionizace vody je další běžnou aplikací iontové výměny. Při deionizaci jsou minerální soli, jako je sodík a vápník, odstraněny z vody a nahrazeny kationty vodíku nebo anionty hydroxidu, v závislosti na typu použité pryskyřice. Tento proces vytváří čištěnou formu vody srovnatelné s destilovanou vodou, která je užitečná v laboratorních a průmyslových procesech, kde je vyžadována vysoká čistota vody.
Reakce průmyslové výměny iontu se obvykle provádějí pomocí sloupců. Tato céva obsahují pryskyřičné lůžko, které drží iontovou výměnu pryskyřice, zatímco roztok prochází. Tok lze řídit ventily a přístrojem připojeným ke sloupci. Jakmile řešení prochází pryskyřicí, dochází k výměně iontu, dokud nejsou vyplněna všechna místa pro vazby v pryskyřici a vytvoří se čištěné řešení.