Войти
Гранулы ионообменной смолы 
Ионообменная колонка, используемая для белок очистка Ионный обмен обычно описывает процессы очистки водных растворов с использованием твердой полимерной ионообменной смолы. Точнее, термин охватывает большое разнообразие процессов, в которых происходит обмен ионами между двумя электролитами. Помимо использования для очистки питьевой воды, этот метод широко применяется для очистки и разделения различных промышленных и медицинских химикатов. Хотя этот термин обычно относится к применению синтетических (искусственных) смол, многих материалов, в частности грунта.
Типичными ионообменниками являются ионообменные смолы (функционализированные пористые или гелевые полимеры), цеолиты, монтмориллонит, глина и почва гумус. Ионообменники - это либо катиониты, которые обменивают положительно заряженные ионы (катионы ), либо анионообменники, которые обменивают отрицательно заряженные ионы ( анионы ). Существуют также амфотерные обменники, которые могут обмениваться как катионами, так и анионами одновременно. Однако одновременный обмен катионов и анионов можно более эффективно осуществлять в смешанных слоях, которые содержат смесь анионо- и катионообменных смол, или пропускать обработанный раствор через несколько различных ионообменных материалов.
Ионообменник. Это устройство заполнено ионообменной смолой. Ионный обмен может быть неселективным или иметь предпочтительное связывание для определенных ионов или классов ионов, в зависимости от их химической структуры. Это может зависеть от размера ионов, их заряда или их структуры. Типичными примерами ионов, которые могут связываться с ионообменниками, являются:
Наряду с абсорбцией и адсорбция, ионный обмен - это форма сорбция.
Ионный обмен - это обратимый процесс, и ионообменник может быть регенерирован или загружен желаемыми ионами путем промывки избытком этих ионов.
Ионный обмен широко используется в пищевой промышленности и производстве напитков, гидрометаллургии, отделке металлов, химической, нефтехимической, фармацевтической технологии, производстве сахара и подсластителей, измельченных и питьевых -водоочистка, атомная промышленность, умягчение, промышленная очистка воды, полупроводники, энергетика и многие другие отрасли.
Типичный пример применения - подготовка особо чистой воды для энергетики, электронной и атомной промышленности; т.е. полимерные или минеральные нерастворимые иониты широко используются для смягчения воды, очистки воды, воды обеззараживание и т. д.
Ионный обмен - это метод, широко используемый в быту (стиральные порошки и фильтры для воды ) для производства мягкой воды. Это достигается путем обмена катионов кальция Ca и магния Mg на катионы Na или H (см. смягчение воды ). Другое применение ионного обмена в бытовой очистке воды - удаление нитратов и природных органических веществ.
Промышленная и аналитическая ионообменная хроматография - еще одна область, которую следует упомянуть. Ионообменная хроматография - это хроматографический метод, который широко используется для химического анализа и разделения ионов. Например, в биохимии он широко используется для разделения заряженных молекул, таких как белки. Важной областью применения является экстракция и очистка биологически продуцируемых веществ, таких как белки (аминокислоты ) и ДНК / РНК.
. Ионообменные процессы используются для разделение и очистка металлов, включая отделение урана от плутония и других актинидов, включая торий, нептуний и америций. Этот процесс также используется для разделения лантаноидов, таких как лантан, церий, неодим, празеодим, европий и иттербий друг от друга. Разделение неодима и празеодима было особенно трудным, и раньше считалось, что это всего лишь один элемент дидим, но это сплав двух.
Существует две серии редкоземельных металлов, лантаноиды и актиниды, оба семейства которых имеют очень похожие химические и физические свойства. Используя методы, разработанные Фрэнком Спеддингом в 1940-х годах, процессы ионного обмена раньше были единственным практическим способом их разделения в больших количествах, пока не были разработаны методы «экстракции растворителем», которые можно было значительно расширить.
Очень важным случаем ионного обмена является процесс PUREX (процесс извлечения плутония-урана), который используется для разделения плутония-239 и уран из америция, кюрий, нептуний, радиоактивные продукты деления, поступающие из ядерных реакторов. Таким образом, отходы могут быть отделены для утилизации. Далее, плутоний и уран доступны для производства материалов для ядерной энергии, таких как новое реакторное топливо и ядерное оружие.
Процесс ионного обмена также используется для разделения других наборов очень похожих химических элементов, таких как цирконий и гафний, что также очень важно для атомной промышленности. Физически цирконий практически прозрачен для свободных нейтронов, используемых в строительстве ядерных реакторов, но гафний - очень сильный поглотитель нейтронов, используемый в управляющих стержнях реактора . Таким образом, ионный обмен используется в ядерной переработке, а обработка радиоактивных отходов.
Ионообменные смолы в виде тонких мембран также используются в хлорно-щелочной процесс, топливные элементы и ванадиевые окислительно-восстановительные батареи.
Идеальное изображение процесса умягчения воды, включающего замену ионов кальция в воде ионами натрия, полученными в результате катионообмена 
Большие катионо / анионообменники, используемые при очистке воды питательной воды для котлов Ионный обмен также может использоваться для удаления жесткости из воды путем обмена ионов кальция и магния на ионы натрия в ионообменной колонке. Был продемонстрирован жидкофазный (водный) ионный обмен опреснение. В этом методе анионы и катионы в соленой воде заменяются на анионы карбоната и катионы кальция соответственно с использованием электрофореза. Затем ионы кальция и карбоната реагируют с образованием карбоната кальция, который затем выпадает в осадок, оставляя после себя пресную воду. Опреснение происходит при температуре и давлении окружающей среды и не требует мембран или твердых ионообменников. Теоретическая энергоэффективность этого метода сопоставима с электродиализом и обратным осмосом.
Большинство ионообменных систем содержат емкости с ионообменной смолой, которые работали на циклической основе.
В процессе фильтрации вода течет через емкость со смолой, пока смола не будет считаться исчерпанной. Это происходит только тогда, когда вода, выходящая из теплообменника, содержит больше, чем максимально желаемую концентрацию удаляемых ионов. Затем смолу регенерируют путем последовательной обратной промывки слоя смолы для удаления накопленных твердых частиц, смывания удаленных ионов из смолы концентрированным раствором замещающих ионов и смыванием промывочного раствора от смолы. Производство обратной промывки, промывки и ополаскивания сточных вод во время регенерации ионообменной среды ограничивает применимость ионного обмена для очистки сточных вод.
Умягчители воды обычно регенерируются с помощью рассола содержащий 10% хлорида натрия. Помимо растворимых хлоридных солей двухвалентных катионов, удаленных из умягченной воды, сточные воды регенерации умягчителей содержат неиспользованные 50-70% промывного солевого раствора регенерации хлорида натрия, необходимого для восстановления равновесия ионообменных смол. Регенерация деионизирующей смолы с помощью серной кислоты и гидроксида натрия эффективна примерно на 20-40%. Нейтрализованные сточные воды регенерации деионизатора содержат все удаленные ионы плюс 2,5–5-кратную их эквивалентную концентрацию в виде сульфата натрия.
.
 | Викискладе есть материалы, связанные с ионным обменом. |
Этот метод также называется permutit (или)
{Сточные воды }}
