Hvad er en ionudveksling?

En ionudveksling er en kemisk proces, hvor ioner udveksles mellem to elektrolytopløsninger eller mellem en elektrolytopløsning og en fast matrixstruktur kendt som en ionbytterpolymer.Når elektrolytopløsningen reagerer med polymeren eller harpiks, er ioner fra opløsningen fanget og fastgjort til det faste underlag, som igen frigiver forskellige ioner af samme ladning.Kationsudveksling opstår, når der udveksles positivt ladede partikler, mens anionbytter opstår, når der er negativt ladede partikler udvekslet.

Ion -udveksling kan forekomme i naturlige omgivelser gennem aluminosilicatmineraler kendt som zeolitter, som findes i ler.Niveauet for kationudveksling, der forekommer i jord, kan bruges som en indikator for jordens evne til at bevare næringsstoffer.Det er også en vigtig faktor til bestemmelse af grundvandets renhed.

I industrielle omgivelser finder Ion Exchange sted ved anvendelse af syntetiske organiske polymerer.En ionudvekslingspolymer kan fremstilles til specifikt at filtrere visse ioner fra en opløsning.Der er fire hovedtyper af ionudvekslingspolymerer, der har forskellige ionaffiniteter og kemiske egenskaber: stærke basisanionharpikser, svage basisanionharpikser, stærke syre -kationharpikser og svage syre -kationharpikser.

Ud over disse fire grupper, andre typer andre typeraf ionudvekslingsharpikser findes.Chelateringsharpikser er vigtige for at filtrere giftige tungmetalkationer, såsom bly og kviksølv.Calcium- og magnesiumionerne fra opløsningen udveksles med natrium- eller brintioner fra harpiksen.Husholdningsprodukter, såsom vaskeri, der bruger zeolitter til vandblødgøring for at forhindre interferens af calcium- og magnesiumioner med rengøringsvirkningen af sæbe.

Deionisering af vand er en anden almindelig anvendelse af ionbytning.I deionisering fjernes mineralsalte såsom natrium og calcium fra vand og erstattes med brintkationer eller hydroxidanioner, afhængigt af den anvendte harpiks.Denne proces producerer en oprenset form for vand, der kan sammenlignes med destilleret vand, hvilket er nyttigt i laboratorie- og industrielle processer, hvor der kræves høj renhed af vand.

Industrielle ionudvekslingsreaktioner udføres normalt ved hjælp af søjler.Disse kar indeholder en harpiksseng, der holder ionbytterharpiksen, mens opløsningen føres gennem den.Strømmen kan styres af ventiler og instrumentering fastgjort til kolonnen.Når opløsningen føres gennem harpiksen, forekommer ionudveksling, indtil alle bindingssteder i harpiksen er fyldt, hvilket producerer en oprenset løsning.