Ionveksler

De ionebyttere er makromolekyler uoppløselige ( harpiks ) med ioniserbare grupper og som har egenskapen til reversibelt å utveksle noen av deres ioner i kontakt med andre ioner fra en oppløsning.

Prinsipp

Prinsippet med ionebyttesystemer består i å utveksle den sentrale kationen til et kompleks for å danne et annet, hvis stabilitet avhenger av driftsforholdene (konsentrasjon, atomnummer til elementet ).

Naturlige ionebyttere (som naturlig zeolit) eksisterer, men ionebytterharpikser som brukes (inkludert zeolitter ) er ofte syntetiske  : en polymer er modifisert på en slik måte at ioniske grupper er tilstede på kjedene.
Hvis harpiksen er kationbytter , tiltrekker polymeren positive ioner ved tilstedeværelse av positivt ladede grupper, men som har et sterkere elektronegativitetspotensial enn forbindelsen i vann.

Det er også elektrolytiske ionebyteprosesser som bruker mer eller mindre fine semipermeable membraner . Slike membraner brukes for eksempel i klor-alkaliprosessen , brenselceller og redoks vanadiumbatterier .

bruk

Ionvekslere brukes:

• generelt for å modifisere konsentrasjonen og den ioniske sammensetningen av en løsning, og spesielt:
• for mykgjøring og demineralisering av vann ,
• å behandle industrielt vann lastet med tungmetaller før utslipp,
• for kjemisk separasjon for analytiske formål,
• for separasjon av radioaktive grunnstoffer (via harpikser med polystyren- ryggrad og anionisk DUOLITE A 101-OH- og / eller kationisk DUOLITE C 20-H + harpiks , med en vanskelighetsgrad at behandlingen gjør det til et radioaktivt avfall foran det - til og med bli behandlet (for å bryte ned disse harpiksene som har blitt radioaktive for å ødelegge deres "organiske matrise" for å konsentrere radioaktiviteten for å begrense den senere). Tester ble utført på forskjellige våtoksidasjon prosesser (under overkritiske betingelser: 380-435 ° C, 22-29 MPa , eller under underkritiske betingelser: 280-330 ° C, 10-15 MPa); Disse testene har vist at temperaturen i disse tilfellene har en større effekt på nedbrytningen utbytter enn det partialtrykk av oksygen , og at det i alle tilfeller nedbrytning første innebærer en oppløsning fase av polymeren ( "med formasjons og reaksjonsmellomproduktene av nedbrytnings start " etterfulgt av en nedbrytningsfase av disse mellomprodukter som fører til tesls-komponenter eddiksyre , benzoesyre , acetofenon og benzaldehyd ), med en hastighet som er langsom, som begrenser utbyttet OVH for denne typen polymerer.

Bruken av ionebyttere er grunnlaget for en kromatografisk metode, utviklet for metallioner av Franck Arold Spedding (1940), en amerikansk kjemiker født i 1902. Han brukte denne metoden for å rense sjeldne jordarter og skille isotoper . Han fikk isotopen 15 av nitrogen ( 15 N) og tillot oppdagelsen av prometium .

Komplement

François de Dardels nettsted presenterer et viktig sett med strukturert og uttømmende informasjon om ionebytter og deres applikasjoner:

http://dardel.info/IX/index_FR.html (på fransk, engelsk, tysk og spansk).

François de Dardel er en internasjonal ekspert på industrielle ionebytteprosesser for alle applikasjoner.

Merknader og referanser

1. Dubois, MA (1994). Nedbrytning av ionebytterharpikser ved våt oksidasjon under subkritiske og superkritiske forhold (doktorgradsavhandling) [1]

Se også

Relaterte artikler

• Vann
• Ion
• Vannrensing