Bir iyon değiştirme reçinesi , bir olan reçine ya da bir polimer alışverişi için bir ortam olarak hareket eden iyonları . Çoğunlukla 0,25 ila 0,5 mm çapında, beyaz ila uçuk sarı renkte, polimerize organik bileşiklerden üretilen çözünmeyen mikro boncuklar şeklinde oluşan bir destek yapısı veya matrisidir . Bu mikro boncuklar genellikle gözeneklidir , dolayısıyla hem yüzeyde hem de her bir mikro boncukun içinde dağılmış yüksek bir spesifik yüzey alanıdır . Çoğu ticari reçine poli (stiren sülfonat)' tan ( PSS ) yapılan birçok iyon değiştirme reçinesi türü vardır .
İyon değiştirici reçineler farklı ayırma , saflaştırma ve dekontaminasyon işlemlerinde kullanılmaktadır . Su yumuşatıcı ve su arıtma tür reçineler örneğin iyi bilinen kullanımları vardır. Çoğu durumda, bu işlemler bu reçineleri doğal veya sentetik zeolitlere daha esnek alternatifler olarak kullanır .
En yaygın iyon değişim reçineleri çapraz bağlı polistirene dayanır . Polimerizasyondan sonra iyon değişim bölgeleri oluşur . Buna ek olarak, polistiren durumunda, çapraz bağlama ile gerçekleştirilir kopolimerizasyon bir stiren birkaç yüzde divinilbenzen . Çapraz bağlama, hem kapasiteyi hem de iyon değişim oranını düşürme etkisine sahiptir, ancak mekanik mukavemetlerini arttırır . Boncukların boyutu da reçinelerin parametrelerini etkiler: bu boncuklar ne kadar küçükse dış yüzeyleri o kadar büyük olur; ancak çok küçük boncuklar , işlem sütunundaki yük kaybını önemli ölçüde artırabilir .
Mikro boncukların yanı sıra iyon değiştirici reçineler de membran şeklinde üretilebilir. Bu iyon değişim membranları (en) iyonlar tarafından geçilebilir, ancak örneğin elektrodiyaliz için faydalı olan su ile geçilemez .
Taşıdıkları fonksiyonel gruplarla ayırt edilen dört tip iyon değiştirme reçinesi vardır :
İminodiasetik asit veya tiyoüre bazlı şelatlama reçineleri gibi özel iyon değişim reçineleri de vardır .
Çoğu iyon değiştirme reçinesi, anyonik reçineler veya katyonik reçinelerdir . Birincisi negatif yüklü iyonlara bağlanırken ikincisi pozitif yüklü iyonlara bağlanır.
Anyonik reçineler güçlü veya zayıf bazik olabilir . Güçlü bazik anyonik reçineler, negatif yüklerini geniş bir pH aralığında korurken, zayıf bazik anyonik reçineler, yüksek (kuvvetli bazik) pH'da nötralize edilir, çünkü orada protonları giderilir . Bununla birlikte, çok iyi mekanik ve kimyasal stabilitenin yanı sıra yüksek iyon değişim oranı sergilerler, bu da onları organik tuzlara çok uygun hale getirir. Anyonik reçinelerin rejenerasyonu genellikle kuvvetli bazik bir çözeltiyi, örneğin bir sodyum hidroksit çözeltisini içerir . Rejenerant reçine içinde dolaşır ve ona bağlı olan anyonları uzaklaştırarak iyon değiştirme kapasitesini geri kazandırır.
Yumuşatıcı su remplacet katyon değişim reçineleri kullanılarak katyonlar arasında , magnezyum , Mg 2+ ve kalsiyum , Ca + 2 katyon , sodyum , Na + . Sonuncusu başlangıçta reçinenin aktif bölgelerini işgal eder ve sulu çözeltinin Mg2 + ve Ca2 + katyonları tarafından yer değiştirir , bunlar reçineye bağlanır ve Na + katyonlarını serbest bırakır . Reçineyi , sabitlemiş olduğu Mg2 + ve Ca2 + katyonlarının yerini alan Na + katyonları açısından zengin bir çözelti ile temizleyerek rejenere etmek mümkündür ; Bir olabilir konsantre edilmiş bir sodyum klorür çözeltisi .
Su arıtma oluşanlar gibi élminer toksik veya zararlı katyonları içeren bakır Cu 2+ bölgesinin kurşun Pb + 2 ya da kadmiyum Cd + 2 oluşanlar gibi su içinde doğal olarak mevcut olan katyonlar ile değiştirmek için , sodyum , Na + ya da potasyum + . Klor ya da organik kirletici maddeler, genel olarak, bir filtre kullanılarak kaldırılır aktif karbon reçinesi yerine tek bir reçine ile karıştırılır ikincisi genellikle bu kullanımda çok etkili olan - değişimi Manyetik iyonlar (reçineleri Miex ) doğal organik maddelerin uzaklaştırılması ve ancak yeteneğine sahiptir. Ev tipi su arıtma reçineleri genellikle yenilenmezler: kullanımdan sonra atılırlar.
En saf su için gerekli olan yarı iletken endüstrisinde de nükleer sanayi ve bilimsel araştırma diğerleri arasında. İyon değiştirme işlemleri kullanılarak veya membran ve iyon değiştirme işlemlerinin birleştirilmesiyle elde edilir.
Ayırma işlemi , iyon değiştirme, örneğin, arındırmak metalleri ayırmak için izin uranyum ile ilgili plütonyum ve aktinitler gibi toryum veya farklı lantanitler gibi, lantanum , neodimiyum , iterbiyum , samaryum veya Lutesyumu ve diğer nadir toprak elementleri gibi skandiyum ve itriyum . Lantanitler ve aktinitler , ayrılmalarını zorlaştıran çok benzer fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip element aileleri oluştururlar , iyon değişimine dayalı prosesler uzun yıllardır bunu endüstriyel olarak başarabilen tek proses olmuştur.Sıvı -sıvı ekstraksiyon proseslerinin yerini almadan önce ; yöntem PUREX için bir sıvı-sıvı ekstraksiyonundan özel olarak geliştirilen bir nükleer yeniden işlenmesi plütonyum, uranyum ve bazı ayırmak için küçük aktinitler ve fizyon ürünleri .
İyon değişim mikro boncukları ayrıca yerinde liç yoluyla uranyum madenciliğinin önemli bir parçasıdır . Yerinde geri kazanım , triuranyum oktaoksit U 3 O 8 içeriğine sahip uranyum suyunun delinerek çıkarılmasını içerir.%0.03'ü geçemez. Ekstrakte edilen uranyum çözeltisi daha sonra iyon değiştirme işlemi yoluyla uranyumu çözeltide tutan reçine mikro boncuklarından süzülür. Uranyum yüklü bu mikro boncuklar daha sonra U 3 O 8'in bulunduğu bir işleme tesisine taşınır.uranyum ekstraksiyonuna devam etmek için rejenerasyondan sonra yeniden kullanılmadan önce sarı kek üretmek için ayrılır . Diğer elementler uranyum çözeltilerinden, özellikle nadir toprak elementlerinden elde edilebilir.
İyon değiştirme işlemleri , aynı zamanda, nükleer endüstri için yararlı olduğu tespit edilen zirkonyum ve hafniyum gibi benzer özelliklere sahip diğer kimyasal elementleri de ayırır . Zirkonyum sahiptir , özellikle düşük bir kesite emici için nötronlar , her ikisi de ısı ve hızlı çeşitli yapar zircaloy formülasyonları iklimlendirme için ilginç nükleer yakıt hafniyum kesiti oldukça yüksek, tam tersine, ise., İyi özellikleri ile ilişkili olan, radyoaktif bir ortam , kontrol çubukları için ilginç hale getirir .
İyon değiştirme reçineleri, örneğin esterifikasyon ve hidroliz reaksiyonlarını katalize etmek için organik sentezde kullanılır . Çözünmez yapıları ve yüksek özgül yüzeyleri , onları sıvı fazdaki ve gaz fazındaki reaksiyonlar için faydalı kılar. Bu nötralizasyonu olabilir tuzlar arasında amonyum ve dönüştürülmesi, halojenürler arasında kuaterner amonyum içinde hidroksitler , bazik iyon değişim reçineleri ile. Asidik reçineler, eter koruma gruplarının bölünmesi ve yeniden düzenleme reaksiyonları için katı asit kalalistleri olarak kullanılabilir .
İyon değişim reçineleri kullanılır ilaç endüstrisi için katalize bazı reaksiyonlar ve izole ve saflaştırılması aktif maddeler arasında ilaçlar . Poli (stiren sülfonat) sodyum , kolestipol (en) ve kolestiramin gibi bazı aktif maddeler . Sodyum poli (stiren sülfonat), hiperkalemiye karşı kullanılan kuvvetli asidik bir reçinedir , kolestipol ise hiperkolesterolemiye karşı kullanılan zayıf bazik bir reçinedir , tıpkı kuvvetli bir bazik reçine olan kolestiramin gibi; bu iki reçine safra asidi bağlayıcılarıdır .
İyon değiştirme reçineleri, tadı iyileştirebilecekleri, ilaç salınımını uzatabilecekleri, biyoyararlanımı artırabilecekleri ve hatta aktif maddeleri stabilize edebilecekleri tabletler , kapsüller , macunlar ve süspansiyonlar için belirli formülasyonlarda eksipiyanlar olarak da kullanılabilir .
Of kenetleme reçineler birikimi ile karakterize edilen, belirli patolojik koşullara karşı tedavilerin destek çalışmaları olmuştur kronik bir iyon metal gibi, Wilson hastalığı ( bakır birikmesi () 'de ) ve hemokromatoz tip 1 ( kalıtsal hemosideroz ). Bu polimerler , sindirim sisteminde demirli Fe 2+ ve demirli Fe 3+ iyonları ile stabil kompleksler oluşturarak bu iyonların emilimini ve dolayısıyla vücutta birikimlerini sınırlayarak hareket eder. Bu yöntemin etkinliği deferasiroks , deferipron ve deferoksamin gibi şelatlama tedavilerinden daha sınırlı olmasına rağmen , bu yaklaşımın kronik toksisitesi açısından sadece küçük yan etkileri vardır . Ferröz demir Fe 2+ ve ferrik Fe 3 +' nın eşzamanlı şelasyonunun tedavinin etkinliğini arttırdığını belirtmek ilginçtir .