Co je iontová výměna, co jsou ionexy a ionexové technologie?

Iontová výměna je proces, během něhož jsou nežádoucí ionty obsažené ve vodě vyměňovány za jiné, neškodné. K této výměně dochází na speciálním nosiči, což je látka s velkým aktivním povrchem, permanentním elektrickým nábojem a schopností do určité míry zvětšovat svůj objem. Ve většině případů se jedná o nějaký druh pryskyřice nebo jiného polymeru. Tato látka se nazývá IONEX nebo také iontoměnič a dělí se podle cyklu, v němž pracuje na anex (reaguje zásaditě) nebo katex (reaguje kysele), tedy podle toho, zda na sebe váže anionty nebo kationty.

Ionexové nosiče nesou na svém povrchu aktivní náboje (kladný nebo záporný), na něž jsou na základě afinity (přitažlivosti) opačných nábojů zachytávány vybrané ionty z vody. Kladné aktivní náboje tak odstraňují z vody záporné ionty (jedná se tedy o anex) a naopak záporné aktivní náboje z vody odstraňují kladně nabité ionty (jedná se o katex).

Princip iontové výměny

Samotná iontová výměna pracuje na principu difůze. Ionty, které je třeba z vody odstranit, vnikají nejdříve na povrch náplně ionexu, potom difundují dále až se dostanou k jejím funkčním skupinám, kde proběhne vlastní výměna. Jsou zaměněny za „neškodný“ iont, jenž potom putuje skrze náplň k povrchu a je uvolňován do vody.

Například změkčovače vody pracují na principu katexové výměny, kdy z vody odstraňují ionty vápníku Ca²⁺ a hořčíku Mg²⁺ a uvolňují neškodné ionty sodíku Na⁺. Naopak třeba dusičnany se z vody odstraňují anexovou výměnou, kdy na sebe náplň navazuje dusičnanové anionty a zaměňuje je za anionty chloridové Cl^–. Pro správnou funkci obou zmíněných filtračních materiálů je nutné jejich pravidelné promývání roztokem regenerační solí.

Další použití ionexových technologií

• Deionizace vody
• Odstraňování pesticidů a těžkých kovů
• Příprava demineralizované a ultračisté vody
• Odsolování vody

Proč dochází k iontové výměně?

V každé vodě najdeme nejrůznější rozpuštěné soli (ionty), které přináší výhody i nevýhody. Nejobvyklejší problém, který všichni známe, je usazování rozpuštených solí na spotřebičích, sanitě a v potrubí. Ano řeč je o vodním kameni jehož základní složkou je uhličitan vápenatý (CaCO₃).

Voda ale obsahuje spoustu dalších nejrůznějších iontů od zmiňovaného vápníku po železo a další prvky, které také mohou působit problém a je možné je díky iontové výměně odstranit.

Co vše tedy ve vodě najdeme?

Ve vodě nalezneme několik základních skupin látek. Kromě nerozpuštěných částic, které lze běžně odstranit filtrací, jde především o látky rozpuštěné, mezi něž patří i soli, které jsou ve vodě zpravidla přítomné v iontové formě, což znamená, že jsou rozložené na dvě složky: anionty a kationty. Kationty mají kladný náboj a anionty záporný a jsou k sobě tak v nerozpuštěné formě přitahovány a tvoří neutrální molekuly (kladný a záporný náboj se navzájem vyruší). Obecně platí, že celkový náboj aniontů ve vodě odpovídá celkovému náboji kationtů.

Obsah iontů (rozpuštěných solí) ve vodě se liší podle jejího původu. Nejméně jich mívá voda dešťová. Jak poté dále putuje přírodou, rozpouští se v ní stále více látek (až nakonec doteče do moře, kde se tyto látky kumulují). Nejvíce solí se do vody zpravidla dostává průchodem podzemními ložisky minerálů a činností člověka.

Kromě těch přirozeně obsažených iontů se do vody dostávají tedy i ionty vodárenských přípravků (hlavně chlór), nebo třeba z potrubí železo. Podzemní voda je navíc přirozeně tvrdá, což není vhodné pro mnoho spotřebičů (bojlery, pračky, varné konvice, myčky) a od určitých hodnot to není vhodné ani pro dlouhodobou konzumaci.

Co se týče solí ve vodě, nebojte se, že by snad voda měla být slaná! Sůl je obecné chemické označení pro látky, které se skládají z páru kationt+aniont a kuchyňská sůl (NaCl – chlorid sodný) je jen jednou z mnoha. Tyto látky mají různou rozpustnost ve vodě, což na jednu stranu způsobuje problémy, ale na druhou se toho dá využít při úpravě vody. Pokud budete vodu vařit, dokud se kompletně nevypaří, hrnec vám nezůstane čistý. To, co v něm zůstane, jsou právě ony soli, které se ve vodě vyskytují (u běžné vody je to méně než jeden gram solí na litr). To samé se pak děje, když kapky vody ulpí na sklenicích či na zástěně sprchového koutu. Voda se vypaří a zůstanou skvrnky solí.

Hlavními kationty běžné vody jsou ionty vápníku, hořčíku, sodíku, draslíku, železa nebo manganu. Hlavními anionty jsou uhličitany, sírany, chloridy a dusičnany. Dále jsou ve vodě ve stopovém množství obsaženy v podstatě veškeré známé prvky v široké škále sloučenin, ale jejich koncentrace jsou obvykle tak nízké, že nemají žádný vliv na zdraví.

Závěrem

Iontová výměna je jednou ze základních technik úpravy vody pro potřebné účely a jako taková je často klíčovým prvkem celého procesu jak v domácnostech, tak v průmyslu. Používá se v opravdu široké škále odvětví a aniž bychom si to uvědomovali, každý den nám zpříjemňuje život.

Pavel Hofreiter

Obchodní manažer

+420 222 703 933

Hledáte nezávaznou konzultaci? Napište nám!

Poslat dotaz