Was ist ein Ionenaustauschharz?
Ionenaustauschharze werden zur Reinigung von Wasser verwendet.
Die Oberfläche des Harzes ist mit Sulfogruppen und Ammoniumionen modifiziert, und wenn Wasser durch das Harz fließt, werden die ionischen Verunreinigungen im Wasser mit den Ionen auf der Harzoberfläche ausgetauscht, wodurch die Verunreinigungen entfernt werden. Ionenaustauschharze werden in zwei Kategorien eingeteilt, Kationenaustauschharze und Anionenaustauschharze, und werden je nach Art und Stärke der zu entfernenden Ionen eingesetzt. Ionenaustauschharze werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, u. a. bei der Herstellung von reinem Wasser und bei der Entfernung von Schwermetallionen.
Anwendungen von Ionenaustauschharzen
Ionenaustauschharze werden zur Reinigung von Wasser verwendet. Meerwasser enthält beispielsweise verschiedene Ionen wie Salz, d. h. Chlor- und Natrium-Ionen.
Anderes Wasser, das in Fabriken verwendet wird, kann Schwermetall-Ionen enthalten. Ionenaustauschharze werden verwendet, um diese Ionen zu entfernen. Zu den spezifischen Anwendungen von Ionenaustauschharzen gehören die Reinigung von reinem Wasser, die Aufbereitung von hartem Wasser mit einem hohen Anteil an Kalziumionen zu weichem Wasser, die Trennung und Rückgewinnung von Schwermetallionen und die Reinigung von Arzneimitteln.
Funktionsweise der Ionenaustauschharze
Ionenaustauschharze sind kugelförmige Harze mit einem Durchmesser von etwa 0,5 mm, die an ihrer Oberfläche mit verschiedenen funktionellen Gruppen modifiziert sind. Die modifizierten Teile liegen in Form von Ionen vor und haben eine positive oder negative Ladung. Wenn ionenhaltiges Wasser durch diese Harze fließt, werden die Ionen im Wasser je nach Stärke der Ionenladung mit den Ionen im Harz ausgetauscht, d. h. die Ionen im Wasser werden durch das Harz entfernt. Ionenaustauschharze lassen sich in zwei Arten unterteilen:
1. Kationenaustauschharze
Auf der Oberfläche des Harzes werden saure funktionelle Gruppen angebracht, um Kationen aus dem Wasser zu entfernen. Das Harz wird mit Sulfogruppen, die starke Säuren sind, oder mit Carbonsäuregruppen, die schwache Säuren sind, modifiziert, je nach Stärke der zu entfernenden Ionen.
2. Anionenaustauschharze
Diese Harze verfügen über basische funktionelle Gruppen, die in die Oberfläche des Harzes eingebracht sind, und werden zur Entfernung von Anionen aus dem Wasser verwendet. Ammonium-Ionen und Diethylamino-Gruppen werden modifiziert und zur Entfernung von Anionen wie Chlor-Ionen verwendet.
Die Fähigkeit, Ionen zu entfernen, hängt von verschiedenen Bedingungen ab, z. B. von der Ionenstärke des Harzes, der Stärke der Ionen im Wasser, der Konzentration und der Temperatur der Säule. Die Optimierung der Bedingungen ist daher für die tatsächliche Verwendung unerlässlich.
Weitere Informationen über Ionenaustauschharze
1. Lebensdauer und Regenerationsverfahren von Ionenaustauschharzen
Ionenaustauschharze reinigen Wasser durch den Austausch von Ionen im Wasser mit Ionen, die in funktionellen Gruppen enthalten sind, die auf der Harzoberfläche modifiziert sind. Wenn Ionenaustauschharze weiter verwendet werden, werden die Ionen auf der Oberfläche des Harzes durch die Ionen im Wasser ersetzt, und die Ionenaustauschkapazität nimmt ebenfalls ab.
Ionenaustauschharze können jedoch regeneriert und wiederverwendet werden. Durch Eintauchen von Kationenaustauschharzen in Salzsäure und von Anionenaustauschharzen in Natriumhydroxid werden die an das Ionenaustauschharz adsorbierten Ionen des Wassers gegen Wasserstoffionen aus der Salzsäure und Hydroxidionen aus der Natriumhydroxidlösung ausgetauscht. Auf diese Weise kann das Ionenaustauschharz regeneriert und wieder verwendet werden.
2. Entsorgung von Ionenaustauschharzen
Ionenaustauschharze können wie oben beschrieben regeneriert und wiederverwendet werden. Sie können jedoch nicht regeneriert werden, wenn sich das Harz selbst verschlechtert, wenn sich die modifizierten Ionenaustauschharze zersetzen oder wenn die Ionenaustauschharze durch Schmutzablagerungen auf der Harzoberfläche bedeckt sind.
Wenn Ionenaustauschharze, die aufgrund ihrer verminderten Leistung nicht mehr verwendbar sind, entsorgt werden, werden sie im Allgemeinen verbrannt. Modifizierte funktionelle Gruppen wie Sulfogruppen und Chloridionen im Wasser können sich jedoch bei der Verbrennung zersetzen oder in Oxide umwandeln, was zu Luftverschmutzung führen kann. Die Entsorgung von Ionenaustauschharzen muss den örtlichen behördlichen Vorschriften entsprechen.
3. Herstellung von reinem Wasser mit Ionenaustauschharzen
Ionenaustauschharze werden in Anlagen zur Herstellung von reinem Wasser verwendet. Ionenaustauschharze können jedoch keine anderen Verunreinigungen als Ionen aus dem Wasser entfernen. Um solche Verunreinigungen zu entfernen, enthalten die Anlagen zur Herstellung von reinem Wasser zusätzlich zu den Ionenaustauschharzen auch Sand und Aktivkohle. Reines Wasser wird hergestellt, indem zunächst Verunreinigungen wie Feststoffe durch Sandfiltration, Aktivkohlebehandlung und Vorbehandlungsfilter oder durch einfache Reinigung entfernt werden, bevor es mit Ionenaustauschharzen behandelt wird.