Јонска размена
Јонска размена је поступак који укључује употребу јонских измењивача који могу везати јоне из раствора, а отпуштати једнаку (еквивалентну) количину властитих јона. Јонски измењивачи су углавном високополимерни једињења (постоје и минерални) који имају својство да вежу јоне из раствора, а при томе ослобађају једнаку количину истоимено наелектрисаних јона. Јон јонске смоле садржи различите кополимере чврсто везане у тродимензионалану структуру на коју су причвршћене јонске групе. Зависно од структуре постоје катјонски и ањонски измењивачи. Употребљавају се за пречишћавање различитих раствора, лекова, омекшавање или деминерализовање воде и друго.[1]
Јонска измена је поступак при којем се користи способност одређених материја да јоне из властитог молекула замене за јоне из раствора. Јонски измењивачи су нерастворне високомолекуларне материје (јонске смоле), с позитивним или негативним набојем, које јоне измењују без видљивих физичких промена. Према хемијском саставу јонски измењивачи могу бити неоргански или органски, те природни или синтетски. С обзиром на улогу деле се на катјонске или ањонске јонске измењиваче. Вањски облик јонске смоле је различит, те могу бити у облику цеви, куглица, влакана или мембране. Различити захтеви пречишћавања отпадне воде применом јонске измене при уклањању нежељених јона из воде могу се постићи применом само једне врсте јонске смоле или комбинацијом више њих.
Природни неоргански алумосиликатни измењивачи су глине (нпр. монтморилонит) и зеолити (нпр. аналцит, кабазит), а синтетски гел пермутити (за омекшавање воде). Природни органски измјењивачи су нпр. угљени и целулоза, која су хидрофилне и порозне нарави, па је измена јона брза. Она може бити необрађена или обрађена увођењем измењивачких група. У модерној лабораторијској пракси природни јонски измењивачи замењени су синтетским продуктима, јонским смолама које датирају негде од половине 20. века. Важни су и синтетски гелни измењивачи добијени из попречно везаног декстрана (Сепхадеx) или полиакриламида (Био-Гел). То су и молекуларна сита. Сви наведени јонско-измењивачки материјали нерастворни су у води, али могу измењивати властите покретљиве противјоне са јонима из околног медија, нпр. из морске воде која садржи око 0,7 мол/дм3 електролита.
Врсте јонске измене
[уреди | уреди извор]Минерали растворени у води састоје се од честица са електричним набојем – јона. Тако нпр, калцијум карбонат се састоји од позитивно наелектрисаног јона (катјона) калцијума и негативно јона (ањона) бикарбоната. Неки природни и синтетички материјали имају својство уклањања јона минерала из воде, те њихове замене с другим јонима. Постоје две врсте тзв. јонских маса које се због својих својства користе у системима за обраду напојне воде: катјонске и ањонске.[2]
Катјонске масе за јонске измењиваче
[уреди | уреди извор]Катјонске масе за јонске измењиваче реагују само са катјонима калцијума (Ца+2) и магнезијума (Мг+2). Иако има више типова катјонских маса, оне најчешће раде у тзв. циклусу с водоником. То значи да се након засићења њихова регенерација, односно обрнути процес од одвајања катјона из воде, врши помоћу хлороводоничне (ХЦл) или сумпорне (Х2СО4) киселине.
Ањонске масе за јонске измењиваче
[уреди | уреди извор]Ањонске масе реагују само с ањонима бикарбоната (ХЦО3-) и ањонима сулфата (СО4-2). Поред што на себе вежу, те из воде уклањају ањоне киселина, тзв. јако базне ањонске масе имају својство да из воде уклањају такође угљен диоксид (ЦО2) и силицијум (Си). Ањонске масе раде у тзв. циклусу с хидрооксидом те се, након засићења, оне регенеришу у обрнутом процесу с натријумовом лужином (НаОХ) или с амонијум хидрооксидом (НХ4ОХ).
За воду која пролази кроз катјонски и ањонски измењивач се каже да је прошла кроз процес деминерализације, а тако обрађена вода је деминерализована вода која се састоји само од јона водоника и јона хидроксида; дакле од чисте воде.
Референце
[уреди | уреди извор]Литература
[уреди | уреди извор]- Бетз Лабораториес (1976). Хандбоок оф Индустриал Wатер Цондитионинг (7тх изд.). Бетз Лабораториес.
- Ион Еxцхангерс (К. Дорфнер, ед.), Wалтер де Груyтер, Берлин, 1991.
- C. Е. Харланд, Ион еxцханге: Тхеорy анд Працтице, Тхе Роyал Социетy оф Цхемистрy, Цамбридге, 1994.
- Фриедрицх Г. Хелфферицх (1962). Ион Еxцханге. Цоуриер Довер Публицатионс. ИСБН 978-0-486-68784-1.
- Кеммер, Франк Н. (1979). Тхе НАЛЦО Wатер Хандбоок. МцГраw-Хилл.
- Ион еxцханге (D. Муравиев, V. Горсхков, А. Wарсхаwскy), M. Деккер, Неw Yорк, 2000.
- А. А. Загородни, Ион Еxцханге Материалс: Пропертиес анд Апплицатионс, Елсевиер, Амстердам, 2006.
- СенГупта, Аруп К. (2017). Ион еxцханге ин енвиронментал процессес: фундаменталс, апплицатионс анд сустаинабле тецхнологy. Хобокен, Њ. ИСБН 978-1-119-42125-2. ОЦЛЦ 1001290476.
- Др., I., & Луqман, M. (2012). Ион Еxцханге Тецхнологy И : Тхеорy анд Материалс. Спрингер Нетхерландс.
- Харланд, C. Е. (1994). Ион еxцханге : тхеорy анд працтице (2нд ед.). Тхе Роyал Социетy оф Цхемистрy.
