Was ist ein Ionenaustausch?

Ein Ionenaustausch ist ein chemischer Prozess, bei dem Ionen zwischen zwei Elektrolytlösungen oder zwischen einer Elektrolytlösung und einer festen Matrixstruktur ausgetauscht werden, die als Ionenaustauschpolymer bekannt ist.Wenn die Elektrolytlösung mit dem Polymer oder Harz reagiert, werden Ionen aus der Lösung eingeschlossen und am festen Substrat befestigt, was wiederum verschiedene Ionen derselben Ladung freigibt.Der Kationenaustausch tritt auf, wenn positiv geladene Partikel ausgetauscht werden, während der Anionenaustausch auftritt, wenn negativ geladene Partikel ausgetauscht werden.Der Kationenaustausch, der im Boden auftritt, kann als Indikator für die Fähigkeit des Bodens verwendet werden, Nährstoffe zu halten.Es ist auch ein wichtiger Faktor für die Bestimmung der Reinheit des Grundwassers.

In industriellen Umgebungen erfolgt der Ionenaustausch unter Verwendung synthetischer organischer Polymere.Ein Ionenaustauschpolymer kann hergestellt werden, um bestimmte Ionen aus einer Lösung spezifisch herauszufiltern.Es gibt vier Haupttypen von Ionenaustauschpolymeren mit unterschiedlichen Ionenaffinitäten und chemischen Eigenschaftenvon Ionenaustauschharzen existieren.Chelatharze sind wichtig, um giftige Schwermetallkationen wie Blei und Quecksilber herauszufiltern.Diese Harze werden bei Abwasser- und Grundwasserbehandlung verwendet.

Starke Säureharze können verwendet werden, um Kalzium- und Magnesium -Kationen in einem als Wasserweichung bezeichneten Prozess aus Wasser zu entfernen.Die Kalzium- und Magnesiumionen aus der Lösung werden gegen Natrium- oder Wasserstoffionen aus dem Harz ausgetauscht.Haushaltsprodukte wie Waschmittel verwenden Zeolithe für die Erweichen von Wasser, um die Interferenz von Kalzium- und Magnesiumionen mit der Reinigungswirkung von Seife zu verhindern.

Deionisierung von Wasser ist eine weitere häufige Anwendung des Ionenaustauschs.Bei der Dionisierung werden Mineralsalze wie Natrium und Kalzium aus Wasser entfernt und je nach Art des verwendeten Harzes durch Wasserstoffkationen oder Hydroxidanionen ersetzt.Dieses Verfahren erzeugt eine gereinigte Wasserform, die mit destilliertem Wasser vergleichbar ist, was in Labor- und Industrieprozessen nützlich ist, bei denen eine hohe Reinheit von Wasser erforderlich ist.

Industrie -Ionenaustauschreaktionen werden normalerweise mit Säulen durchgeführt.Diese Schiffe enthalten ein Harzbett, das das Ionenaustauschharz hält, während die Lösung durch sie geleitet wird.Der Fluss kann durch Ventile und instrumentierende an der Säule gebundene Instrumente gesteuert werden.Wenn die Lösung durch das Harz geleitet wird, tritt der Ionenaustausch auf, bis alle Bindungsstellen im Harz gefüllt sind, was eine gereinigte Lösung erzeugt.