Hva er en Ion Exchange?

En ionebytter er en kjemisk prosess der ioner byttes mellom to elektrolyttløsninger eller mellom en elektrolyttoppløsning og en fast matriksstruktur kjent som en ionebytterpolymer. Når elektrolyttløsningen reagerer med polymeren eller harpiksen, blir ionene fra løsningen fanget og festet til det faste underlaget, som igjen frigjør forskjellige ioner med den samme ladning. Kationutveksling oppstår når positivt ladede partikler blir utvekslet, mens anionutveksling skjer når negativt ladede partikler byttes.

Ionutveksling kan forekomme i naturlige omgivelser gjennom aluminosilikatmineraler kjent som zeolitter, som finnes i leire. Nivået på kationutveksling som oppstår i jord kan brukes som en indikator på jordens evne til å beholde næringsstoffer. Det er også en viktig faktor for å bestemme renheten av grunnvannet.

I industrielle omgivelser foregår ionebytte ved bruk av syntetiske organiske polymerer. En ionebytterpolymer kan fremstilles for spesifikt å filtrere ut visse ioner fra en løsning. Det er fire hovedtyper av ionebytterpolymerer som har forskjellige ioneaffiniteter og kjemiske egenskaper: sterke baseanionharpikser, svake base-anionharpikser, sterke sure kationharpikser og svake syre-kationharpikser.

I tillegg til disse fire gruppene, finnes andre typer ionebytterharpikser. Chelerende harpikser er viktige for å filtrere ut giftige tungmetallkationer, som bly og kvikksølv. Disse harpiksene brukes i rensing av avløpsvann og grunnvann.

Sterke syreharpikser kan brukes til å fjerne kalsium- og magnesiumkationer fra vann i en prosess som kalles vannmykning. Kalsium- og magnesiumionene fra løsningen byttes ut mot natrium- eller hydrogenioner fra harpiksen. Husholdningsprodukter som vaskevaskemiddel bruker zeolitter for mykgjøring av vann for å forhindre forstyrrelse av kalsium og magnesiumioner med rengjøring av såpe.

Avionisering av vann er en annen vanlig anvendelse av ionebytte. Ved deionisering fjernes mineralsalter så som natrium og kalsium fra vann og erstattes med hydrogenskationer eller hydroksydanioner, avhengig av hvilken type harpiks som brukes. Denne prosessen produserer en renset form av vann som kan sammenlignes med destillert vann, som er nyttig i laboratorie- og industrielle prosesser der høy renhet av vann er nødvendig.

Industrielle ionebytterreaksjoner utføres vanligvis ved bruk av kolonner. Disse karene inneholder en harpikssjikt, som holder ionebytterharpiksen mens løsningen føres gjennom den. Strømmen kan styres av ventiler og instrumentering festet til søylen. Når løsningen blir ført gjennom harpiksen, skjer ionebytter inntil alle bindingssetene i harpiksen er fylt, hvilket gir en renset løsning.