Lenntech Wasseraufbereitung & Luftreinigung Lenntech Wasseraufbereitung & Luftreinigung

Ionenaustauscher - Prinzip

Ionenaustauscher sind aus der Natur bekannt. Dort haben Stoffe wie Zeolithe, Montmorillonithe, etc. eine ionenaustauschende Wirkung, die Mitte des 19. Jhds. erkannt wurde. Heute werden Ionenaustauscher auf die Bedürfnisse der Anwender gefertigt.

Es gibt allerdings bei fest installierten Geräten einen generellen Aufbau, der den Austausch und die Neubeladung der Ionen ermöglicht. Der Austauscher hat ein hochmolekulares, wasserunlösliches Gerüst, die Matrix. In diese sind “Ankergruppen” eingebaut, das sind Stoffgruppen mit unterschiedlicher Basizität (je nach Anwendung z.B. SO3­-, Phenyl, etc.), die Ionen (z.B. H+, OH-, u.a.) relativ locker gebunden haben. Diese Ionen werden bei dem Austauschprozess, gegen gleich geladene Ionen in der Lösung gewechselt.

Welche Ionen ausgetauscht werden, hängt in erster Linie von der Ladung des Ions ab. Anionen können nur gegen Anionen und Kationen nur gegen positiv geladene Ionen getauscht werden. Allerdings gibt es auch hier bevorzugte Austauschreaktionen. Ionen mit mehreren Ladungen werden im Gegensatz zu einfach geladenen Ionen bevorzugt getauscht (z.B. Ca2+ leichter als Na+). Bei Ionen mit gleicher Ladung, wird das Ion mit dem höheren molekularen Gewicht (Molmasse) getauscht.

Ionenaustauscher

Hat man z.B. einen Kationenaustauscher der mit H+- Ionen beladen ist und leitet Leitungswasser hindurch, so werden die im Leitungswasser enthaltenden Kationen, gegen die H+- Ionen getauscht bis entweder alle H+- Ionen getauscht sind, oder sich ein Gleichgewicht zwischen Wasser- und Beladungsionen eingestellt hat (das ist erst bei sehr geringen Konzentrationen der Fall).

Da Reaktionen durch chemische Gleichgewichte zustande kommen, sind die meisten Reaktionen reversibel, d.h. dass die ausgetauschten Ionen wieder getauscht werden können, sofern die Konzentration der zu tauschenden Ionen sehr hoch ist. Das ist bei der Regenerierung der Fall.

Bei der Regenerierung des Austauschers wird eine saure, wässrige Lösung (HCl, H2SO4) durch den Austauscher gepumpt. Durch die Überzahl H3O+- Ionen findet ein Austausch in entgegengesetzter Richtung statt, so dass der Austauscher regeneriert zur Verfügung steht.

Ionenaustauscher können selektiv eingesetzt werden um z.B. bestimmte Metallionen aus dem Wasser zu entfernen, die Wasserhärte zu verringern oder um ultrareines Wasser zu erhalten.

Bei unterschiedlichen Belastungen, z.B. von Anionen, Kationen und Tensiden, können die verschiedenen Ionenaustauscher in Reihe geschaltet werden.

Über Lenntech

Lenntech BV
Distributieweg 3
2645 EG Delfgauw

tel: +31 152 755 705
fax: +31 152 616 289
e-mail: info@lenntech.com


Copyright © 1998-2017 Lenntech B.V. All rights reserved