Wat is een ionenuitwisseling?

Een ionenuitwisseling is een chemisch proces waarbij ionen worden uitgewisseld tussen twee elektrolytoplossingen of tussen een elektrolytoplossing en een vaste matrixstructuur die bekend staat als een ionenuitwisselingspolymeer.Wanneer de elektrolytoplossing reageert met het polymeer of hars, worden ionen uit de oplossing gevangen en bevestigd aan het vaste substraat, dat op zijn beurt verschillende ionen van dezelfde lading vrijgeeft.Kation -uitwisseling treedt op wanneer positief geladen deeltjes worden uitgewisseld, terwijl anionuitwisseling optreedt wanneer negatief geladen deeltjes worden uitgewisseld.

ionenuitwisseling kan optreden in natuurlijke omgevingen door aluminosilicaatmineralen die bekend staan als zeolieten, die in klei worden gevonden.Het niveau van kationuitwisseling dat in de bodem optreedt, kan worden gebruikt als een indicator voor het vermogen van de grond om voedingsstoffen te behouden.Het is ook een belangrijke factor bij het bepalen van de zuiverheid van grondwater.

In industriële omgevingen vindt ionenuitwisseling plaats door het gebruik van synthetische organische polymeren.Een ionenuitwisselingspolymeer kan worden gefabriceerd om bepaalde ionen specifiek uit een oplossing te filteren.Er zijn vier hoofdtypen van ionenuitwisselingspolymeren met verschillende ionenaffiniteiten en chemische eigenschappen: sterke herharsen van basisanionen, zwakke herhars van basisanionen, sterke zuurkationharsen en zwakke zure kationharsen.

Naast deze vier groepen, andere typen, andere typen, andere typen, andere typen, andere typenvan ionenuitwisselingsharsen bestaan.Chelerende harsen zijn belangrijk bij het filteren van giftige kationen van zware metalen, zoals lood en kwik.Het calcium- en magnesiumionen uit de oplossing worden uitgewisseld voor natrium- of waterstofionen uit de hars.Huishoudelijke producten zoals wasmiddel gebruiken zeolieten voor het verzachten van water om de interferentie van calcium- en magnesiumionen te voorkomen met de reiniging van zeep.

Deionisatie van water is een andere veel voorkomende toepassing van ionenuitwisseling.Bij deionisatie worden minerale zouten zoals natrium en calcium uit water verwijderd en vervangen door waterstofkationen of hydroxide -anionen, afhankelijk van het gebruikte type hars.Dit proces produceert een gezuiverde vorm van water vergelijkbaar met gedestilleerd water, wat nuttig is in laboratorium- en industriële processen waar een hoge zuiverheid van water vereist is.

Industriële ionenuitwisselingsreacties worden meestal uitgevoerd met behulp van kolommen.Deze schepen bevatten een harsbed, dat de ionenuitwisselingshars vasthoudt terwijl de oplossing erdoorheen wordt geleid.De stroom kan worden geregeld door kleppen en instrumentatie die aan de kolom zijn bevestigd.Naarmate de oplossing door de hars wordt geleid, treedt ionenuitwisseling op totdat alle bindingen in de hars zijn gevuld, waardoor een gezuiverde oplossing wordt geproduceerd.