La technologie d'échange d'ions est largement utilisé par les entreprises industrielles et les organismes gouvernementaux pour nettoyer les eaux usées. La même technologie et les techniques sont utilisées par les consommateurs dans leurs maisons pour adoucir l'eau consommée sur une base quotidienne. Une pièce intégrante de l'équipement de ces pratiques est résines échangeuses d'ions. Il existe de nombreuses formes de résine et les types d'échangeurs d'ions disponibles, en fonction des applications envisagées. Le type spécifique de l'échangeur sélectionné définira la longueur du temps nécessaire pour atteindre l'équilibre avec l'eau traitée et de déterminer la teneur en ions de l'eau qui en résulte.
Substrats pour Résines échangeuses d'ions
Historiquement, les scientifiques ont développé des résines échangeuses d'ions sur la surface des billes de verre ou de silice. modification chimique de la surface de la perle a permis le collage de divers groupes fonctionnels à la surface. Chaque groupe fonctionnel sur la surface extérieure des bourrelets est capable de former un composé ionique avec des ions positifs ou négatifs.
Que la science des polymères mis au point, les substrats polymères déplacés les perles de verre et de silice. Polystyrène et polydivinylbenzène (PDVB) sont les substrats les plus courants actuellement utilisés. La taille des billes peut varier en fonction des conditions imposées au cours du processus de polymérisation. La modification du squelette des billes de polymère se produit après leur formation --- --- inclure les groupes fonctionnels requis pour le procédé d'échange d'ions. En fonction des groupes fonctionnels liés au squelette, les résines à la fois anioniques et cationiques sont possibles.
Groupes fonctionnels acide
Quand les perles échangeuses d'ions contiennent des groupes fonctionnels acide sulfonique, la résine se comporte comme un acide fort. Il ionise facilement à la fois l'acide et sous forme de sel. Cette capacité permet de convertir une solution de sels métalliques de l'acide correspondant par échange de l'ion hydrogène sur le groupe fonctionnel, lorsqu'il est dans la forme hydrogène, avec l'ion métallique en solution indépendante du pH de la solution. Lorsque le groupe fonctionnel est dans le sodium former la résine échangeuse d'ions adoucit l'eau dans les zones où l'approvisionnement en eau est difficile. Régénération de la résine échangeuse d'ions après les résultats de l'utilisation par passage d'une solution concentrée d'acide, soit, pour la forme hydrogène, ou le chlorure de sodium, pour la forme de sodium, à travers le lit de perles. Un rinçage rapide du lit avec de l'eau déminéralisée et il est prêt à être utilisé. Les résines fortement acides échanger très rapidement avec le liquide, ils sont en contact et permettra un débit plus élevé au cours de l'opération.
Les échangeurs d'acides faibles sont également disponibles, mais nécessitent de plus longs temps de mise en équilibre avec des liquides et donc un débit plus lent. Un groupe fonctionnel typique d'une résine d'acide faible est le groupe carboxyle. La dissociation du sel du groupe carboxyle est plus lent et dépend du pH de la solution. La capacité de la résine dépend du pH de la solution et de la capacité au-dessous d'environ pH 6. Cette limitation rend généralement des résines faiblement acides ne conviennent pas pour des applications d'eaux usées industrielles sont limitées.
Groupe fonctionnel de base
Tout comme les résines d'acide fort discutées, résines de base solides se dissocient à un haut degré. Cette forte prévalence de dissocier rend ces résines utilisables sur toute la plage de pH. L'application principale de résines de base forte est pour le traitement des eaux usées industrielles. effluents acides provenant des usines et d'autres sources industrielles --- lorsqu'ils sont traités avec des résines échangeuses d'ions --- ont abouti à l'eau pure. La régénération de ces résines de base forte se produit en lavant la résine avec une solution forte d'hydroxyde de sodium. Ce lavage retourne la résine à la forme d'hydroxyde.
Le pH affecte fortement le degré de dissociation des résines de base faible. En conséquence, les résines de bases faibles montrent un minimum de capacité d'échange au-dessus du pH de 7. Contrairement aux résines de base fortes, celles des bases faibles ne disposent pas d'une forme d'hydroxyde, mais servent à absorber simplement des acides forts. La régénération de ces résines nécessite un nouveau agents peu coûteux, tels que l'ammoniac ou le carbonate de sodium. Ces ré-agents neutralisent l'acide fort absorbé et régénérer l'activité du groupe fonctionnel.