イオン交換とは何ですか？

イオン交換は、イオンが2つの電解液溶液の間、または電解質溶液とイオン交換ポリマーとして知られる固体マトリックス構造の間で交換される化学プロセスです。 電解質溶液がポリマー、または樹脂と反応すると、溶液からのイオンが閉じ込められ、固体基質に付着し、同じ電荷の異なるイオンが放出されます。 陽イオン交換は、正に帯電した粒子が交換されたときに発生し、陰イオン粒子が交換されるとアニオン交換が発生します。 土壌で発生する陽イオン交換のレベルは、栄養素を保持する土壌の能力の指標として使用できます。 また、地下水の純度を決定する上で重要な要素です。

産業環境では、イオン交換は合成有機ポリマーを使用して行われます。 イオン交換ポリマーは可能性があります溶液から特定のイオンを具体的に除外するために製造されます。 イオン交換ポリマーには、イオンの親和性と化学的性質が異なるイオン交換ポリマーには4つの主要なタイプがあります。強い塩基アニオン樹脂、弱い塩基アニオン樹脂、強酸カチオン樹脂、および弱酸陽イオン樹脂。 キレート樹脂は、鉛や水銀などの有毒な重金属カチオンを除去する上で重要です。 これらの樹脂は、廃水および地下水処理で使用されます。

強酸樹脂は、水軟化として知られるプロセスで、水からカルシウムとマグネシウムの陽イオンを除去するために使用できます。 溶液からのカルシウムイオンとマグネシウムイオンは、樹脂からのナトリウムまたは水素イオンと交換されます。 洗濯洗剤などの家庭用品は、カルシウムとマグネシウムイオンの干渉を防ぐために、軟化のためにゼオライトを採用しています石鹸の洗浄作用で。

水の脱イオン化は、イオン交換のもう1つの一般的な応用です。 脱イオン化では、ナトリウムやカルシウムなどのミネラル塩を水から除去し、使用する樹脂の種類に応じて、水素陽イオンまたは水酸化物アニオンに置き換えます。 このプロセスは、蒸留水に匹敵する精製された水を生成します。これは、高純度の水が必要な実験室および産業プロセスに役立ちます。

産業イオン交換反応は通常、列を使用して実行されます。 これらの容器には、溶液が通過する間にイオン交換樹脂を保持する樹脂床が含まれています。 流れは、カラムに取り付けられたバルブと計装によって制御できます。 溶液が樹脂を通過すると、樹脂のすべての結合部位が満たされ、精製された溶液が生成されるまでイオン交換が発生します。