Che cosa è un scambio ionico?

Uno scambio ionico è un processo chimico in cui gli ioni sono scambiati tra due soluzioni elettrolitiche o tra una soluzione elettrolitica e una struttura a matrice solida noto come un polimero a scambio ionico. Quando la soluzione elettrolitica reagisce con il polimero, o resina, ioni dalla soluzione vengono intrappolati e attaccati al substrato solido, che a sua volta rilascia diversi ioni della stessa carica. Scambio cationico si verifica quando le particelle cariche positivamente vengono scambiati, mentre a scambio anionico si verifica quando le particelle caricate negativamente vengono scambiati.

Scambio ionico può verificarsi in ambienti naturali attraverso minerali alluminosilicato noti come zeoliti, che si trovano in argilla. Il livello di scambio cationico che avviene nel suolo può essere utilizzato come indicatore della capacità del terreno di trattenere nutrienti. E 'anche un fattore importante nel determinare la purezza delle acque sotterranee.

In ambienti industriali, scambio ionico avviene attraverso l'uso di polimeri organici sintetici. Un polimero scambio ionico può essere fabbricato per filtrare specificamente determinati ioni da una soluzione. Ci sono quattro tipi principali di polimeri a scambio ionico che hanno diverse affinità di ioni e proprietà chimiche: resine forte anionica, resine anioniche base debole, forti resina cationica acido, e resina cationica acido debole.

Oltre a questi quattro gruppi, esistono altri tipi di resine a scambio ionico. Resine chelanti sono importanti in filtrando cationi di metalli pesanti tossici, come piombo e mercurio. Queste resine sono utilizzate nelle acque reflue e sotterranee trattamento.

Resine acide forti possono essere utilizzati per rimuovere i cationi di calcio e magnesio dall'acqua in un processo noto come addolcimento dell'acqua. Gli ioni calcio e magnesio dalla soluzione vengono scambiati con ioni sodio o idrogeno dalla resina. Prodotti uso domestico come detergenti per bucato zeoliti impiegano per addolcimento per evitare l'interferenza di ioni calcio e magnesio, con l'azione di pulizia di sapone.

Dissalazione di acqua è un'altra applicazione comune di scambio ionico. In deionizzazione, sali minerali come sodio e calcio sono separati dell'acqua e sostituiti con cationi di idrogeno o idrossido di anioni, a seconda del tipo di resina utilizzata. Questo processo produce una forma purificata di acqua paragonabile acqua distillata, che è utile in laboratorio e processi industriali in cui è richiesta una elevata purezza dell'acqua.

Le reazioni di scambio ionico industriale sono di solito effettuate con colonne. Questi vasi contengono un letto di resina, che contiene la resina a scambio ionico mentre la soluzione viene attraversato. Il flusso può essere controllato da valvole e strumentazione aderenti alla colonna. Poiché la soluzione viene fatta passare attraverso la resina a scambio ionico si verifica fino a quando tutti i siti di legame nella resina sono riempiti, producendo una soluzione purificata.