تبادل أيوني

فإذا أزادنا تركيز كاتيونات الأكسونيوم

من جانب آخر، توجد حالتين لتشغيل واجراء غسيل عكسي للمبادل الأيوني : إذا كنت عملية التشغيل والعسيل العكسي تسير في نفس اتجاه سير السائل المرغوب انتزاع الملح منه ، فتسمى تلك العملية مبادل أيوني موحد التيار مسار ، وإذا كانت العملية في عكس الاتجاه فتسمى العملية معكوسة المسار . ويبلغ تركيز حمض الهيدروكلوريك المستخدة في الغسيل العكسي بين 3 - 10% .

اقرأ أيضاَ

معالجة المياه الجوفية

ومن ناحية أخرى، H3O+ على الناحية اليمنى من التفاعل فإن مسار التفاعل ينزاح إلى اليسار ، ويتحول المبادل الأيوني إلى حالته الحمضية ثانيا؛ أي يحدث له غسيل عكسي ، ويعود إلى أصله.

استخداماتها

كذلك، ومثلًا نستعمل في بيوتنا المبدلات الأيونية لفصل جزء من الكالسيوم الموجود في المياه واستبداله بأيونات الصوديوم، وهي توجد في المنظفات المستعملة في أجهزة تنظيف الصحون، حيث يستعمل لماء الشطف ماء خاليا من الكالسيوم حتي لا يكوّن بقعا من الجبس.

في هذا الإطار، في محطات الطاقة النوية ، لتنظيف ماء التبريد من مواد ذات النشاط الإشعاعي ،

من جانب آخر، في محطات إنتاج الطاقة الحرارية ، لتنقية هواء العادم من المواد الضارة قبل تسريبها إلى المداخن ،

تنقية اليورانيوم

ومن ناحية أخرى، تستعمل المبدلات الأيونية كثيرا في الصناعات الغذائية والمشروبات وتنقية المعادن، وتنقية مواد البترول وصناعة الدواء، كما تستعمل في تجهيز مياه الشرب

في الطب: تنقية الدم من البول

KM/Ca : ثابت فاعلية الكتلة

من جهة ثانية، نستنتج من الجدول مثلا أننا نحتاج تركيز أيونات الحديد أربعة أضعاف لإزالة أيون واحد من الكالسيوم عالق بالمبادل الأيوني.

وهذا الأخير هو ما يحدث في حالة الغسيل العكسي Regeneration .

وعلى صعيد آخر، إلى جانب اختيار أيون الغسيل المناسب فيمكن بزيادة تركيز الأيونات إزاحة الأيونات التي اصتادتها مادة المبادل الأيوني من رابطاتها به .

إضافةً إلى ذلك، وسنوضح في الآتي مثال أيونات الصوديوم الموجودة في الماء من ملح الطعام (NaCl) . يستعمل راتينج تبادل أيوني قوي الحموضة لعملية الغسيل وعملية الغسيل العكسي . ويستعمل حمض الهيدروكلوريك للغسيل العكسي.

ومن جهة أخرى، عند الغسيل يسير التفاعل من اليسار إلى اليمين ، حيث تعلق أيونات الصوديوم بالراتنج (بذلك تقل ملوحة الماء).

: راتنج بولي استيرول يحتوي على الكبريت .

حيث:

مبدأ عمل التبادل الأيوني

من جانب آخر، ويبين الجدول التالي كيف أن حجم الأيون يؤثر على استبدال الأيونات في راتنجات تبادل أيوني لأيونات فلزات ثنائية الشحنة. القيم المعطاة تحتص بمحلول له باهاء 4 ويحتوي على الكالسيوم بقيمة لفاعلية الكتلة 1,0 = KM/Ca

إضافةً إلى ذلك، يعتمد التبادل الأيوني على أن شدة ارتباط الأيونات بالمبادل الأيوني تتزايد بتزايد شحنة الأيون وكذلك بحجم الأيون. فمثلًا: ينزاح أيون الصوديوم Na+ في المبادل الأيوني بواسطة أيون الكالسيوم

حيث:

كذلك، في وجود راتينج تبادل كاتيوني ذو حموضة ضعيفة (على أساس بولي أكريل) :

كذلك، أي علينا اختيار أن يكون الأيون الذي نريد استبعاده من المحلول له ارتباط أشد من رباط أيون مرتبط بالمبادل الأيوني. لتحقيق ذلك تلعب كذلك تأثيرات أخرى دورا هاما: قيمة الباهاء pH في المحلول ، وعدد الربطات في مادة المبادل الأيوني ونوعها ، وكذلك تركيز المواد.

من جهة ثانية، Ca2+ ، وعندما نضيف أيونات اللألمونيوم Al3+ فهي تحل محل أيونات الكلسيوم وتزيحها.

ومن جهة أخرى، الايون الذي يرتبط بشدة يزيح الأيون ضعيف الارتباط من الربطة في مادة المبادل الأيوني.