Ionenaustausch
Die im Wasser gelösten Salze spalten sich in Kationen (=Ionen mit positiver Ladung,) und Anionen (=Ionen mit negativer Ladung) auf. Durchströmt das Wasser mit diesen gelösten Salzen das Ionenaustauschermaterial, können die im Wasser vorhandenen Ionen im Inneren des Austauschermaterials aufgenommen werden. Dafür werden andere Ionen in äquivalenter Menge ins Wasser abgegeben werden. Hierbei können nur Ionen gleicher Ladung ausgetauscht werden. Je nach Anwendungsfall müssen somit Kationenaustauscher und/oder Anionenaustauscher eingesetzt werden.
Als Ionenaustauschermaterial werden in der Regel gekörnte, feste Kunstharze eingesetzt. Sie müssen in Wasser unlöslich und chemisch beständig sein, vor allem aber für den Ionenaustausch geeignet. Diese Aufnahmefähigkeit eines Austauschermaterials wird als Kapazität bezeichnet.
Anwendungsbeispiele:
- Enthärtung, Teilenthärtung und Entkarbonisierung
- Vollentsalzung
- Nitratentfernung, Sulfatentfernung
- Borentfernung
- Selektive Entfernung von Schwermetallen aus Abwasser
Das Prinzip der Ionenaustauscher oder Ionentauscher basiert darauf, dass gelöste Ionen im Wasser elektrisch geladene Teilchen sind. Diese können durch andere Ionen aus dem Ionenaustauschermaterial ersetzt werden. Wenn das Wasser mit gelösten Salzen durch das Ionenaustauschermaterial fließt, spalten sich die Salze in Kationen (positiv geladene Ionen) und Anionen (negativ geladene Ionen) auf.
Das Ionenaustauschermaterial kann diese Ionen im Inneren des Materials aufnehmen und dafür andere Ionen in äquivalenter Menge ins Wasser abgeben. Dabei können nur Ionen gleicher Ladung ausgetauscht werden. Je nach Anwendungsfall müssen daher Kationenaustauscher und/oder Anionenaustauscher eingesetzt werden.
Um die Wirksamkeit von Ionenaustauschern zu maximieren, müssen geeignete Materialien eingesetzt werden. In der Regel werden gekörnte, feste Kunstharze verwendet, die in Wasser unlöslich und chemisch beständig sind. Diese Kunstharze müssen auch für den Ionenaustausch geeignet sein und eine hohe Kapazität zur Aufnahme von Ionen aufweisen.
Die Kapazität eines Ionenaustauschermaterials wird durch Faktoren wie die Menge und Art der Ionen, die die Kapazität auslösen, und die Konzentration dieser Ionen im Wasser beeinflusst. Die Kapazität kann auch durch Faktoren wie Temperatur, Durchflussrate und pH-Wert beeinflusst werden.
Ionenaustauscher werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, einschließlich der Enthärtung, Teilenthärtung und Entkarbonisierung von Wasser sowie der Vollentsalzung. Darüber hinaus können sie auch zur Entfernung von Nitrat, Sulfat, Bor und anderen Verunreinigungen aus dem Wasser eingesetzt werden.
Um sicherzustellen, dass der richtige Ionenaustauscher für den jeweiligen Anwendungsfall auswählst wird, ist es wichtig, die Eigenschaften des Austauschermaterials zu verstehen und zu berücksichtigen. Dazu gehören die chemische Beständigkeit, die Kapazität und die Eignung für den Ionenaustausch.