Ionenaustauscher und ihre Anwendungen

Ionenaustauscher und ihre Anwendungen - Ing J.Inczedy

Ionentauscher oder Ionenaustauscher sind Materialien, mit denen gelöste Ionen durch andere Ionen gleichnamiger Ladung (d. h. positiv oder negativ) ersetzt werden können; es findet ein Ionentausch statt. Ionentauscher kommen als Säulen, die mit einem Ionenaustauschermaterial gefüllt sind, oder als Membranen in den Handel und werden von der zu behandelnden Lösung durchströmt. Die auszutauschenden Ionen werden am Ionenaustauschermaterial gebunden, das seinerseits dafür eine äquivalente Ladungsmenge von vorher gebundenen Ionen in die Lösung abgibt.

Beispielsweise kann ein Kationen-Austauscher Calcium-Kationen, die im normalen Leitungswasser gelöst sind, gegen Natrium-Kationen, die an den Ionenaustauscher gebunden sind, austauschen. Solche Kationen-Ionenaustauscher sind auch in Geschirrspülern vorhanden. In ihnen wird für Spülvorgänge Wasser aufbereitet, das frei von Calcium-Kationen ist, welche sonst zur Bildung von weißen Kalkablagerungen (Kalkflecken) auf dem Geschirr bei der Trocknung sowie zur Ablagerung von Kesselstein an Heizelementen und in Rohrleitungen der Maschine (Verkalkung) führen würden. Wenn dieser Kationen-Austauscher erschöpft und vollständig mit Calcium-Kationen abgesättigt ist, muss er regeneriert werden. Das geschieht dadurch, dass man die gebundenen Calcium-Kationen durch das Angebot einer möglichst hoch konzentrierten Lösung von Natriumchlorid (Kochsalz) wieder verdrängt. Man bezeichnet diesen Vorgang als Regeneration eines Austauschers.

Eine natürliche Bedeutung haben Kationen-Ionenaustauscher vor allem für die Kationenaustauschkapazität im Boden. Sie sorgen dafür, dass Kationen für die Pflanzen verfügbar bleiben und nicht durch den Regen ausgewaschen werden. Für die Altlastensanierung von Gewässern und Böden können spezielle Kationen-Austauscher hergestellt werden, die in der Lage sind, ganz gezielt bestimmte Schwermetallkationen aus Gewässern und Böden zu entfernen.