Wie funktioniert ein Ionenaustauscher?

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Das Prinzip des Ionentausches beruht darauf, dass Ionen um so stärker an den Ionenaustauscher gebunden werden, je höher ihre Ladung und je kleiner ihr Ionenradius ist. Zum Beispiel wird Na+ im Ionentauscher durch Ca2+ verdrängt, aber auch Ca2+ durch Al3+. Das stärker bindende Ion verdrängt das schwächer bindende Ion von den Bindungsstellen des Ionentauschermaterials. Es muss also dafür gesorgt werden, dass das unerwünschte Ion, das aus der Lösung entfernt werden soll, stärker gebunden wird als das Ion, das an den Ionenaustauscher gebunden ist. Dafür sind weitere wichtige Einflussfaktoren: der pH-Wert der Lösung im Zusammenhang mit der Art und der Anzahl der Bindungsstellen des Ionenaustauschermaterials und auch die jeweilige Stoffkonzentration.

Hallo...

Es gibt verschiedene Ionenaustauscher. Ein Ionenaustauscher besteht aus einem Grundgerät aus Polystyrol oder Phenolharz. Dazu enthält ein Kationenaustauscher Sulfogruppen (R-SO3) und ein Anionenaustauscher quartiäre Aminogruppen (R-N (CH3)3).

Bei der Wasserenthärtung bindet der Kationenaustauscher mit seinen Sulfogruppen die Calcium- und Magnesiumionen und gibt dafür Natriumionen ab. Bei der Regenerierung mit Kochdalzlösung bindet der Kationenaustauscher die Natriumionen und gibt dafür Calzium- und Magnesiumionen ab. Da beim Kationenaustauscher die Bindungsenergie von Calzium- oder Nagnesiumionen viel grösser ist, als die von Natriumionen muss die Konzentration der Kochsalzlösung bei der Regenerierung viel höher sein als die Konzentration der Calzium- oder Magnesiumlösung.

Bei der Entsalzung werden aus der Kochsalzlösung in der 1.Stufe an einem Kationenaustauscher zuerst die Natriumionen gebunden. Dafür gibt der Kationenaustauscher Wasserstoffionen ab, aus denen dann mit den Chlorionen aus der Kochsalzlösung Salzsäure entsteht. Bei der Regenerierung mit Salzsäure nimmt der Kationenaustauscher die Wasserstoffionen aus der Salzsäure auf auf und gibt dafür Natriumionen ab, so dass daraus mit den Chlorionen wieder Kochsalzlösung entsteht.

In der 2.Stufe nimmt ein Anionenaustauscher aus der Salzsäure die Chlorionen auf und gibt die OH-Ionen ab, so dass aus den Wasserstoffionen der Salzsäure und den OH-Ionen reines Wasser entsteht. Bei der Regenerierung mit Natronlauge nimmt der Anionenaustauscher die OH-Ionen auf und gibt dafür die Natriumionen ab, so dass aus diesen dann mit den Chlorionen wieder Kochsalzlösung entsteht.

 Es gibt verschiedene Arten von Ionenaustauschern. Ein Ionenaustauscher besteht aus einem Grundgerät aus Polystyrol oder Phenolharz. Dazu enthält ein Kationenaustauscher Sulfogruppen (R-SO3) und ein Anionenaustauscher quartiäre Aminogruppen (R-N (CH3)3).

Bei der Wasserenthärtung bindet der Kationenaustauscher mit seinen Sulfogruppen die Calcium- und Magnesiumionen und gibt dafür Natriumionen ab. Bei der Regenerierung mit Kochsalzlösung bindet der Kationenaustauscher die Natriumionen und gibt dafür Calzium- und Magnesiumionen ab. Die Bindungsenergie hängt man Radius der Ionen ab. Da beim Kationenaustauscher die Bindungsenergie von Calzium- oder Nagnesiumionen viel grösser ist, als die von Natriumionen muss die Konzentration der Kochsalzlösung bei der Regenerierung viel höher sein als die Konzentration der Calzium- oder Magnesiumlösung.

Bei der Entsalzung werden aus der Kochsalzlösung in der 1.Stufe an einem Kationenaustauscher zuerst die Natriumionen gebunden. Dafür gibt der Kationenaustauscher Wasserstoffionen ab, aus denen dann mit den Chlorionen aus der Kochsalzlösung Salzsäure entsteht. Bei der Regenerierung mit Salzsäure nimmt der Kationenaustauscher die Wasserstoffionen aus der Salzsäure auf auf und gibt dafür Natriumionen ab, so dass daraus mit den Chlorionen wieder Kochsalzlösung entsteht.

In der 2.Stufe nimmt ein Anionenaustauscher aus der Salzsäure die Chlorionen auf und gibt die OH-Ionen ab, so dass aus den Wasserstoffionen der Salzsäure und den OH-Ionen reines Wasser entsteht. Bei der Regenerierung mit Natronlauge nimmt der Anionenaustauscher die OH-Ionen auf und gibt dafür die Natriumionen ab, so dass aus diesen dann mit den Chlorionen wieder Kochsalzlösung entsteht.

 

Ionenaustauscher, wo?

Wir haben letzte Woche in der Schule über Ionenaustauscher gesprochen. Wir haben gelernt wie sie funktionieren. Jetzt würde es mich interessieren wo man sie eigentlich verwendet also bei welchen Geräten. Ich weiß, dass man sie im Aquarium und im Geschirrspüler hat. Wo verwendet man sie denn sonst noch?

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Danke im Voraus, Maike

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