Ionenwisselharsen en hun indeling

In de moderne vakgebieden van chemische technologie en waterzuivering spelen ionenwisselaarharsen een onmisbare rol. Deze kleine deeltjes kunnen op magische wijze calcium, magnesium, zware metaalionen en andere onzuiverheden uit water verwijderen, waardoor water van hoge zuiverheid wordt geproduceerd. Wanneer de hars echter verzadigd raakt met adsorptie, zal de uitwisselingscapaciteit geleidelijk afnemen totdat deze faalt. De oplossing om de hars vaak te vervangen is kostbaar en niet milieuvriendelijk. Daarom ontstond regeneratietechnologie: door middel van chemische methoden wordt de uitwisselingscapaciteit van uitgeputte harsen hersteld. Dit proces vermindert niet alleen de bedrijfskosten aanzienlijk, maar stelt de ionenwisselingstechnologie ook in staat om echt een circulair economiemodel te realiseren.

Ionenwisselaarharsen zijn een type polymeermaterialen met ionenwisselfuncties. Hun werkingsprincipe is gebaseerd op de omkeerbare uitwisselingsreactie tussen functionele groepen en ionen in waterige oplossingen. Deze ogenschijnlijk eenvoudige deeltjes zijn in feite de meesterwerken van complexe chemische technologie.

Structureel gezien bestaat hars uit een hoogmoleculair skelet en actieve functionele groepen. Het skelet biedt fysieke ondersteuning, terwijl de functionele groepen verantwoordelijk zijn voor het chemische proces van ionenwisseling. Hars verschijnt meestal als sferische deeltjes met diameters variërend van 0,315 tot 1,25 mm.

Afhankelijk van de aard van de actieve groepen kunnen ionenwisselaarharsen in vier hoofdcategorieën worden ingedeeld:

1. Sterk zure kationenwisselaarhars:

Het bevat sulfonzure groepen (-SO₃H) en kan werken in zure, neutrale en alkalische omgevingen. Het is de belangrijkste kracht bij het verwijderen van hardheidsionen zoals calcium en magnesium uit water.

2. Zwak zure kationenwisselaarhars:

Zwak zure groepen die carboxylgroepen (-COOH) bevatten. Dit type hars presteert het best in zwak zure tot zwak alkalische omgevingen, verwijdert effectief tweewaardige metaalionen zoals calcium, magnesium, nikkel en koper uit water en heeft een goed adsorptie-effect op alkalische zouten zoals bicarbonaat en carbonaat in water.

3. Sterk basische anionenwisselaarhars:

Bevat quaternair ammonium sterke basische groepen, is geschikt voor verschillende pH-omstandigheden en kan effectief anionen zoals sulfaat- en chloride-ionen verwijderen.

4. Zwak basische anionenwisselaarhars:

Het bevat zwak basische groepen zoals primaire aminogroepen, secundaire aminogroepen en tertiaire aminogroepen en presteert beter in neutrale en zure omgevingen (pH 1-9).