Kationit

2KtH + Ca(HCO₃)₂   → Kt₂Ca + 2H₂0 + 2CO₂

2KtH + Mg(HCO₃)₂ Kt₂Mg + 2H₂0 + 2CO₂

2KtH+ CaCl₂ Kt₂Ca + 2HCl

2KtH + MgSO₄ Kt₂Mg + H₂SO₄

Anionit

H₂CO₃ + 2AnOH →  An₂CO₃ + 2H₂0

H₂SO₄ +  2AnOH →  An₂SO₄+2H₂0

HCl + AnOH AnCl+ H₂0

H₂SiO₃ + 2AnOH →  An₂SiO₃ + 2H₂0

Definicja kationitów i anionitów

Wymieniaczami jonowymi są substancje praktycznie nie rozpuszczalne w wodzie, które wymieniają z roztworu elektrolitu dodatnio lub ujemnie naładowane jony, na równoważne ilości jednoimiennych jonów wchodzących w skład jonitów. Ze względu na rodzaj wymienianych jonów, jonity dzieli się na kationity mające charakter kwasów lub ich soli, a anionity-zasad lub ich soli. Istnieją również jony bipolarne, zawierające zarówno jony kwasowe jak i zasadowe, oraz amfolity posiadające gr funkcyjne które w zależności od pH mogą zachowywać się jak grupy kwasowe lub zasadowe. Jonity składają się z obojętnej makrocząstki oraz grup jonoczynnych zawierających jony ruchliwe i zdolne do dysocjacji elektrolitycznej. Z uwagi na pochodzenie dzielimy je na naturalne i syntetyczne.

Kationity wymieniają jony o ładunku dodatnim , w kationicie może być każdy kation, ale głównie H i Na. Anionity wymieniają jony o ładunku ujemnym, w anionicie znajdują się głównie OH i Cl. Jeżeli w jonicie jest tylko jeden rodzaj jonu – forma homojonowa. W przypadku wymiany jonowej używa się tylko 1 jednostki gR(mval) gR=Val=M/e,

Podział wymieniaczy jonowych

Według pochodzenia jonity można podzielić na nieorganiczne i organiczne oraz na naturalne, półsyntetyczne, i syntetyczne

Ze względu na charakter i stopień dysocjacji grup funkcyjnych kationity można podzielić następująco: kationity silnie kwaśne ( mające słabo zdysocjonowane grupy funkcyjne np. grupę karboksylową – COOH, fenolową –OH, tiofenolowi –SH. Kationity te pracują wyłącznie w cyklu wodorowym a wiec są regenerowane 2-5% kwasem solnym lub siarkowym. Wymieniają swe ruchliwe kationy na kationy związane z resztami słabych kwasów, w więc znajdują zastosowanie do usuwania twardości węglanowej wody( dekarbonizacja). Zdarza się czasem, ze przy dużym nadmiarze regeneratu kationity słabo kwaśne mogą wymieniać również część kationów związanych z resztami silnych kwasów, są efektywne w obojętnym lub słabo alkalicznym środowisku) Kationity silnie kwaśne( mają silnie zdysocjonowane grupy funkcyjne Take jak: sulfonową –SO3H i metylosulfonową -CH2_SO3H. Mogą pracować zarówno w cyklu sodowym ( regeneracja 5-15%NaCl), jak i w cyklu wodorowym .Są zdolne do wymiany wszystkich kationów związanych z resztami zarówno silnych jak i słabych kwasów. Są one skuteczne w szerokim zakresie pH. Charakteryzują się największą odpornością chemiczną, termiczna i mechaniczną)

Anionity można podzielić na anionity słabo zasadowe-( o słabo zdysocjonownych grupach funkcyjnych, jak np. aminy pierwszorzędowe –NH3OH.Wymieniają swe ruchliwe jony wodorotlenowe –OH na reszty mocnych kwasów, a więc na aniony chlorkowe, siarczanowe, azotanowe .Normalnie regeneruje się je 3-5% roztworami NAOH, chociaż można również stosować roztwory amoniaku (NH3) lub węglanu sodowego) anionity silnie zasadowe( mające grupy amin drugo lub trzeciorzędowych oraz bardzo silnie zasadowe grupy amin czwartorzędowych. Mogą wymieniać swe ruchliwe aniony nie tylko na aniony silnych kwasów, lecz również na reszty bardzo słabych kwasów. Pracują głównie w formie wodorotlenowej lub chlorkowej)

Pojemność jonowymienna ( wymiana jonowa)

Jedną z najważniejszych właściwości jonitów, która decyduje o ich zastosowaniu przemysłowym jest zdolność wymienna, czyli liczba jonów jaka może być wymieniana przez jednostkę masy lub objętości jonitu. Zdolność wymienną jonitu wyraża się w jednostkach Val/kg, mval/g, mval/cm³, val/dm³. Wyróżnia się zdolność wymienną całkowitą oraz zdolność wymienną roboczą( użytkową). Całkowita zdolność wymienna oznacza łączna liczbę jonów wymienianych przez jonit i w zasadzie powinna być stała dla danego rodzaju jonitu. Wyznacza się ja w najkorzystniejszych warunkach wymiany. Praktyczne znaczenie ma zdolność wymienna robocza, która oznacza liczbę vali lub mvali jonów, które zostały wymienione przez jednostkę masy lub objętości jonitu do chwili „przebicia złoża” w kolumnie jonitowej . Stanowi ona tylko pewien procent zdolności wymiennej całkowitej, która w danych warunkach przepływowych może być wykorzystana. Zdolność wymienna robocza jest wartością zmienna, różną dla różnych warunków pracy jonitu. Stanowi ok. 60-80% wartości zdolności wymiennej całkowitej. Wartość zdolności wymiennej jonitu może być określana w warunkach statycznych ( wstrząsanie) i dynamicznych ( przepływowych)

Cykl pracy wymienników jonowych składa się z: czasu pracy użytecznej jonitu do punktu przebicia, oraz regeneracji złoża, która wymaga: spulchniania złoża, regeneracji właściwej i płukania złoża.

Selektywność- czyli wybiórcza wymiana danego przeciwjonu w obecności innych przeciwjonów, jest bardzo istotną cechą jontu. Polega ona na tym, iż stosunek ilościowy dwóch wymienianych jonów po osiągnięciu stanu równowagi jest inny w wymieniaczu niż w roztworze. Selektywnosć jonitu określa wartość współczynnika selektywności lub separacji. Jeżeli wartościowość wymieniających się jonów jest jednakowa, to wartość powyższych współczynników są równe. Jeżeli natomiast wartościowość wymienianego przeciwojonu jest większa niż jonu ruchliwego to współczynnik separacji jest większy od współczynnika selektywności. Jonity selektywne(mające bardzo usieciowaną strukturę przestrzenną) znajdują często zastosowanie w usuwaniu z wody zanieczyszczeń uciążliwych np. azotanów.