Tecnologia di scambio ionico è ampiamente usata da aziende industriali e agenzie governative per ripulire le acque reflue. La stessa tecnologia e tecniche vengono utilizzati dai consumatori nelle loro case per addolcire l'acqua consumata su una base quotidiana. Una parte integrante di apparecchiatura per queste pratiche è di resine a scambio ionico. Ci sono molte forme di resina e tipi di scambiatori di ioni disponibili, a seconda delle applicazioni previste. Il tipo specifico di scambiatore selezionato definirà la lunghezza del tempo necessario per raggiungere l'equilibrio con l'acqua trattata e determinare il contenuto dello ione dell'acqua risultante.
Substrati per resine a scambio ionico
Storicamente, gli scienziati hanno sviluppato resine a scambio ionico sulla superficie delle perle di vetro o silice. Modificazione chimica della superficie del tallone ha permesso l'incollaggio dei vari gruppi funzionali alla superficie. Ogni gruppo funzionale sulla superficie esterna delle perle è stato in grado di formare un composto ionico con gli ioni positivi o negativi.
Come scienza dei polimeri sviluppati, substrati polimerici ha spostato le perline di vetro e silice. Polistirolo e polydivinylbenzene (PDVB) sono i più comuni substrati attualmente utilizzati. La dimensione delle perle può variare a seconda delle condizioni imposte durante il processo di polimerizzazione. La modificazione della spina dorsale dei branelli polimerici avviene---dopo la loro formazione---per includere i gruppi funzionali necessari per il processo di scambio ionico. A seconda dei gruppi funzionali legati alla spina dorsale, resine sia anioniche e cationiche sono possibili.
Gruppi funzionali acidi
Quando scambio ionico perline contengono gruppi funzionali dell'acido solfonico, la resina si comporta come un acido forte. Ionizza prontamente nel modulo sale e acido. Questa capacità consente di convertire una soluzione di sali metallici per l'acido corrispondente scambiando gli ioni di idrogeno sul gruppo funzionale, quando nel modulo di idrogeno, con lo ione metallico in soluzione indipendente del pH della soluzione. Quando il gruppo funzionale è in forma di sodio della resina di scambio ionico ammorbidisce l'acqua nelle zone dove è difficile l'approvvigionamento di acqua. Rigenerazione della resina di scambio ionico dopo utilizzare risultati passando una soluzione concentrata di entrambi acido, per la forma di idrogeno, o cloruro di sodio, per la forma di sodio, attraverso il letto di perline. Un veloce risciacquo del letto con acqua deionizzata e si è nuovamente pronto per l'uso. Acido forte scambio estremamente rapidamente con il liquido che sono in contatto con le resine e consentirà un più alto tasso di flusso durante l'operazione.
Scambiatori di acido deboli, inoltre, sono disponibili, ma richiedono tempi più lunghi di equilibrazione con i liquidi e quindi, una più lenta velocità di flusso. Un gruppo funzionale tipico per un acido debole resina è il gruppo carbossilico. La dissociazione del sale dal gruppo carbossilico è più lenta e dipende dal pH della soluzione. La capacità della resina dipende dal pH della soluzione e ha limitato la capacità inferiore circa un pH di 6. Questa limitazione rende generalmente debole resine acide inadatto per le applicazioni di acque reflue industriali.
Base gruppo funzionale
Molto come le resine acide forte resine base discussione, forte dissociano ad un alto grado. Questa forte prevalenza dissociare rende queste resine utilizzabili sopra la gamma di pH intero. L'applicazione principale delle resine di base forte è per il trattamento delle acque reflue industriali. Acidi effluenti da fabbriche e altre fonti industriali---quando trattati con resine a scambio ionico---è provocato da acqua pura. La rigenerazione di queste resine base forte si verifica lavando la resina con una soluzione di idrossido di sodio forte. Questo tipo di lavaggio restituisce la resina per formare l'idrossido.
Il pH effetti fortemente il grado di dissociazione delle resine di base debole. Di conseguenza, resine di basi deboli mostrano un minimo di capacità di scambio sopra il pH di 7. A differenza delle resine di base forte, quelli di basi deboli non hanno una forma di idrossido, ma servono a semplicemente assorbire acidi forti. La rigenerazione di queste resine richiede ri-agenti economici, come l'ammoniaca o carbonato di sodio. Questi ri-agenti neutralizzano l'acido forte assorbito e rigenerano l'attività del gruppo funzionale.