Trao đổi ion

Trao đổi ion là một phản ứng hóa học đảo ngược mà một ion ( một nguyên tử hay phân tử) bị mất hoặc có thêm một electrion do đó có điện tích) trao đổi với một ion được gắn trên hạt nhựa. Hiện nay nhựa tổng hợp hữu cơ là loại chủ yếu được sử dụng vì đặc điểm của nó có thể được thiế kế cho các ứng dụng cụ thể.

Nhựa trao đổi ion hữu cơ bao gồm polyelectrolytes trọng lượng cao phân tử có thể trao đổi các ion di động của nó cho các ion tương tự từ dung dịch. Mỗi loại nhựa có sự khác biệt về số ion di động thiết lập số lượng tối đa có thể trao đổi trên một đơn vị của nhựa.

Nhựa trao đổi ion

Nhựa trao đổi ion được phân loại về cơ bản gồm nhựa trao đổi cation có ion tích điện dương di động sẵn có để trao đổi và nhựa trao đổi aion có ion mang điện tích âm.  Cả nhựa cation và nhựa anion được sản xuất từ cùng một polyme hữu cơ cơ bản. Chúng khác nhau trong nhóm ion di động thuộc mạng hydrocacbon. Nhóm chức năng này xác định hoạt động hóa học của nhựa. Nhựa trao đổi ion có thể được phân loại thành:

+ Nhựa trao đổi cation axit mạnh

+ Nhựa trao đổi cation axit yếu

+ Nhựa trao đổi anion bazo mạnh

+ Nhựa trao đổi ion anion bazo yếu

Nhựa trao đổi cation axit mạnh

Nhựa trao đổi cation axit mạnh được gọi như vậy vì hoạt động hóa học của chúng  tương tự như một axit mạnh. Nhựa ion hóa cao trong cả hình thức axit R – SO₃H và muối R-SO₃Na.

Các hình thức hydro và natri của nhựa cation axit mạnh có tính phân ly và việc trao đổi Na⁺ và H⁺ là có sẵn để trao đổi trên toàn bộ phạm vi PH. Do đó khả năng trao đổi của các loại nhựa axit mạnh độc lập với PH. Các loại nhựa sẽ được sử dụng trong các hình thức hydro cho khử ion hoàn chỉnh, được sử dụng trong hình thức natri để làm mềm nước loại bỏ canxi và magie. Sau khi cạn kiệt nhựa được chuyển đổi trở lại hình thức hydro bằng các tái sinh do tiếp xúc với một dung dịch axit mạnh hoặc nhựa được chuyển đổi trở lại hình thức natri bằng dung dịch natri clorua ( dung dịch muối tinh khiết)

Nhựa trao đổi cation axit yếu

Trong nhựa trao đổi cation axit yếu nhóm ion di động là axit cacboxylic COOH khác với nhóm axit sulfonic SO₃H được sử dụng trong nhựa cation axit mạnh. Nhựa cation axit yếu hoạt động tương tự như các axit hữu cơ yếu có tính phân ly yếu.

Nhựa cation axit yếu có mối quan hệ tốt hơn với các ion hydro so với nhựa cation axit mạnh. Đặc điểm này cho phép tái sinh mẫu hydro với axit ít hơn đáng kể so với nhựa cation axit mạnh. Tái sinh gần như hoàn toàn có thể được thực hiện với số lượng cân bằng hóa học của axit. Mức độ phân ly của nhựa cation axit yếu ảnh hưởng mạnh bởi độ PH, do vậy công suất nhựa phụ thuộc một phần vào PH.

Nhựa anion bazo mạnh

Giống như nhựa cation axit mạnh, nhựa anion bazo mạnh bị ion hóa cao và có thể sử dụng trên toàn bộ phạm vi PH. Nhựa anion bazo mạnh được sử dụng trong hình thức hydroxit cho khử ion nước.

Nhựa anion bazo mạnh được tái sinh với dung dịch natri hydroxit.

Nhựa anion bazo yếu

Nhựa anion bazo yếu cũng như nhựa cation axit yếu trong đó mức độ ion hóa chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi độ PH. Nhựa anion bazo yếu thường được sử dụng trong hệ thống khử ion nước, nhựa anion bazo yếu yêu cầu ít hóa chất để tái sinh hơn nhựa anion bazo mạnh, hóa chất để tái sinh nhựa axit.