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Ionenaustauscher sind Kugeln aus sulfoniertem Kunstharz das ungewollt Ionen aus einer Flüssigkeit (normalerweise Wasser) durch Austausch gegen andere Ionen.
Operation
Die Flüssigkeit wird mit auf eine Kugel übertragen Ionenaustauscherharz gefüllte Spalte. Die unerwünschten Ionen in der Flüssigkeit tauschen mit den am Träger befestigten Ionen aus. Wechseln mit Gleichen Elektrovalenzen, so wird Ca2 durch zwei Protonen auf dem Träger ausgetauscht. Die Reinigungsleistung hängt stark von der Art des Ionenaustauschers und den verwendeten Harzen ab. Diese Methode wird normalerweise im Labor verwendet, um z.B Kalzium zu bestimmen: die resultierenden Protonen binden mit Wasser und machen die Lösung sauer; die Menge an Säure, die zurückkommt titriert wird mit Ätznatron ist direkt proportional zur Konzentration von Calciumionen. Diese Methode ist einer direkten Titration vorzuziehen.
Der Ionenaustauscher kann nach Gebrauch regeneriert werden, indem die Harzkügelchen mit einer Regenerierflüssigkeit mit hoher Regeneriermittelkonzentration gespült werden (Salz-, Salzsäure oder Ätznatron) enthält mit einem gewissen pH. Die Art des Regeneriermittels hängt von der Art des Ionenaustauschers ab. Durch Spülen mit aufbereitetem Wasser werden Restverschmutzungen entfernt und der Ionenaustauscher kann wieder verwendet werden.
Die Art des verwendeten Ionenaustauschers hängt stark von der gewünschten Wasserqualität ab, sind die Anforderungen an die Wasserqualität nicht zu hoch, desto günstiger Auswechslung von Ionen, in hochwertigen Anwendungen wie Kesselspeisewasser Es wird versucht, alle Ionen zu entfernen, so dass nur noch reines Wasser übrig bleibt. Es ist auch möglich, Ionenaustauscher zu verwenden, um verschiedene Arten von Ionen voneinander zu trennen.
Auswechslung
Ein Ionenaustauscher wird unter anderem als Wasserenthärter die in verwendet wird Aquarien bei Fischen, die hartem Wasser nicht standhalten und bei der Aufbereitung von Brauchwasser. Die Kugeln aus Kunstharz enthalten Navon Ca produced erzeugte Ionen2 oder Mg2 verdrängt wird, für jedes zweiwertige Ion, das aus dem Wasser verschwindet, zwei Natriumionen zurück. Wenn die NaIonen ausgetauscht wurden, kann der Austauscher durch Mischen mit konzentriertem . regeneriert werden NaCl (Speisesalz) zum Spülen.
Ionenentfernung / demineralisiertes Wasser
Eine weitere Anwendung befindet sich im Industrie. Um sehr reines Wasser zu erhalten (Reinstwasser bezeichnet als) z.B. Speisewasser zur Herstellung Dampf, eine Entsalzungsanlage (Demi-Wasserinstallation) angewendet. Im Labor wird häufig demineralisiertes Wasser als Ersatz für das viel teurere (Heizkosten) destilliertes Wasser (Aqua dest). Eine weit verbreitete Version setzt sich wie folgt zusammen.
Das Wasser fließt zuerst durch a Kationenaustauscher. Im Kationenharz alles positiv Ionen getauscht gegen a Wasserstoffion. Das Wasser, das diesen "Filter" verlässt, ist sehr Acid.
Der nächste Schritt besteht darin, die zu entfernen Karbonat. Da das Carbonat mit saurem Wasser gelöst ist, Kohlensäure, huh2CO3. Durch das Wasser in einem sogenannten CO2-Turm, um gleichzeitig nach unten und hinein zu fließen Gegenstrom Das Blasen von Luft durch den Turm zersetzt das Kohlendioxid in CO2- und ein H2O-Molekül.
Der letzte Schritt in diesem Prozess ist der Anionenaustauscher. Im Anionenfilter werden die restlichen negativen Ionen ersetzt durch Hydroxid-Ionen. Nach dem Ionenaustausch reagieren die Wasserstoffionen mit den Hydroxidionen zu Wasser.
Das Leitfähigkeit des Wassers nach diesem Vorgang liegt normalerweise zwischen 0,2 und 4 Mikrosiemens/Zentimeter. Durch das Anwenden von a Mischbettfilter diese kann weiter auf 0,055 bis 0,2 S/cm reduziert werden.