Qu’est-ce qu’une résine échangeuse d’ions ?
Les résines échangeuses d’ions sont utilisées pour purifier l’eau.
La surface de la résine est modifiée par des groupes sulfo et des ions ammonium, et lorsque l’eau la traverse, les impuretés ioniques de l’eau sont échangées avec les ions à la surface de la résine, ce qui permet d’éliminer les impuretés. Les résines échangeuses d’ions sont divisées en deux catégories, les résines échangeuses de cations et les résines échangeuses d’anions, et sont utilisées en fonction du type et de la force des ions à éliminer. Les résines échangeuses d’ions sont utilisées dans diverses applications, notamment pour la production d’eau pure et l’élimination des ions de métaux lourds.
Utilisations des résines échangeuses d’ions
Les résines échangeuses d’ions sont utilisées pour purifier l’eau. Par exemple, l’eau de mer contient divers ions tels que le sel, c’est-à-dire des ions de chlore et de sodium.
D’autres eaux utilisées dans les usines peuvent contenir des ions de métaux lourds. Les résines échangeuses d’ions sont utilisées pour éliminer ces ions. Les applications spécifiques des résines échangeuses d’ions comprennent la purification de l’eau pure, la transformation de l’eau dure contenant beaucoup d’ions calcium en eau douce, la séparation et la récupération des ions de métaux lourds et la purification des produits pharmaceutiques.
Principe des résines échangeuses d’ions
Les résines échangeuses d’ions sont des résines sphériques d’environ 0,5 mm de diamètre dont la surface est modifiée par divers groupes fonctionnels. Les parties modifiées existent sous forme d’ions et ont une charge positive ou négative. Lorsque de l’eau contenant des ions traverse ces résines, les ions de l’eau sont échangés avec les ions de la résine en fonction de la force de la charge ionique, c’est-à-dire que les ions de l’eau sont éliminés par la résine. Les résines échangeuses d’ions peuvent être divisées en deux types
1. Résines échangeuses de cations
Des groupes fonctionnels acides sont introduits à la surface de la résine, ce qui permet d’éliminer les cations de l’eau. Ils sont modifiés par des groupes sulfo, qui sont des acides forts, ou des groupes d’acide carboxylique, qui sont des acides faibles, en fonction de la force des ions à éliminer.
2. Résines échangeuses d’anions
Des groupes fonctionnels basiques sont introduits à la surface de la résine et sont utilisés pour éliminer les anions de l’eau. Les ions ammonium et les groupes diéthylamino sont modifiés et utilisés pour éliminer les anions tels que les ions chlorure.
La capacité à éliminer les ions dépend de diverses conditions, telles que la force ionique de la résine, la force des ions dans l’eau, la concentration et la température de la colonne. L’optimisation des conditions est donc essentielle pour une utilisation réelle.
Autres informations sur les résines échangeuses d’ions
1. Durée de vie des résines échangeuses d’ions et méthodes de régénération
Les résines échangeuses d’ions purifient l’eau en échangeant les ions présents dans l’eau avec les ions contenus dans les groupes fonctionnels modifiés à la surface de la résine. Par conséquent, au fur et à mesure de l’utilisation des résines échangeuses d’ions, les ions présents à la surface de la résine continueront d’être remplacés par des ions présents dans l’eau, et la capacité d’échange d’ions diminuera également.
Toutefois, les résines échangeuses d’ions peuvent être régénérées et réutilisées. En immergeant les résines échangeuses de cations dans l’acide chlorhydrique et les résines échangeuses d’anions dans l’hydroxyde de sodium, les ions de l’eau adsorbés sur la résine échangeuse d’ions sont échangés avec les ions hydrogène de l’acide chlorhydrique et les ions hydroxyde de l’hydroxyde de sodium. La résine échangeuse d’ions peut ainsi être régénérée et réutilisée.
2. Élimination des résines échangeuses d’ions
Les résines échangeuses d’ions peuvent être régénérées et réutilisées comme décrit ci-dessus. En revanche, elles ne peuvent pas être régénérées si la résine elle-même se détériore, si les groupes échangeurs d’ions modifiés se décomposent ou si les groupes échangeurs d’ions sont recouverts par une accumulation de saletés à la surface de la résine.
Lorsque les résines échangeuses d’ions qui ne sont plus utilisables en raison de leurs performances réduites sont éliminées, elles sont généralement incinérées. Cependant, les groupes fonctionnels modifiés tels que les groupes sulfo et les ions chlorure présents dans l’eau peuvent se décomposer pendant l’incinération ou se transformer en oxydes, ce qui peut entraîner une pollution de l’air. L’élimination des résines échangeuses d’ions doit être conforme aux réglementations locales.
3. Production d’eau pure à l’aide de résines échangeuses d’ions
Les résines échangeuses d’ions sont utilisées dans les équipements de production d’eau pure. Cependant, les résines échangeuses d’ions ne peuvent pas éliminer les impuretés autres que les ions dans l’eau. Afin d’éliminer ces impuretés, les équipements de production d’eau pure comprennent du sable et du charbon actif en plus des résines échangeuses d’ions. L’eau pure est produite en éliminant d’abord les impuretés telles que les solides par filtration sur sable, traitement au charbon actif et filtres de prétraitement, ou par simple purification, avant d’être traitée avec des résines échangeuses d’ions.