İyon Değişimi ve Su Yumuşatma
İyon değişimi (IE), istenmeyen çözünmüş safsızlıkları sudan ve diğer sıvı çözeltilerden çıkarmak için kullanılan bir su arıtma yöntemidir. Bunun gerçekleştirildiği işlem, kirletici maddeden iyonların arzu edilen bir maddeden olan iyonlarla değişimi yoluyla gerçekleştirilir. Bu iyonlar katyon adı verilen pozitif bir elektrik yükü veya anyon adı verilen negatif bir yük içerir. Değişen iyonlar, suyun nötr şarjını sağlamak için aynı tipte (veya -) elektrik yüküne sahip olmalıdır.
Suda Çözünmüş Kirleticiler
İyonlar tipik olarak bir kirletici madde suda çözündüğünde oluşur. Çözünmüş maddeler suda olduğunda, hala kristal berraklığı gibi görünecektir. Öte yandan, kirletici maddeler katı partiküller ise, su bulutlu olacaktır. Katı maddeler sudan çeşitli filtreleme metodolojileri ile uzaklaştırılabilir. Bu katı parçacıklar, çözünmüş olanları iyon değişimi ile değiştirmeden önce ilk önce sudan uzaklaştırılmalıdır.
İyon değişimi kullanarak su yumuşatma
İyon değişiminin ortak bir kullanımı suyun yumuşatılmasıdır. Sert su öncelikle çözünmüş kalsiyum ve magnezyum iyonları içerir. Bu iyonlar çökelebilir ve su borularında ve tesis kazanlarında kireçlenmeye neden olabilir ve eğer alınmazsa sistemde hasara yol açabilir.
Suyu yumuşatmak için sert katyon iyonlarını (Kalsiyum Ca ve Magnezyum Mg) skala oluşumuna yol açmayacak başka bir katyonla değiştiririz. İşlem, sodyum (Na) ile doldurulmuş takas reçinesi boncuklarının kullanılmasını içerir. Sistem, sert iyonları (Ca ve Mg), bu katyonları iki sodyum iyonuyla değiştirecek olan reçine taneciklerinden geçirir.
İyon değiştirme reaksiyonu aşağıdaki gibi gösterilebilir:
2 RNa Ca -> R2Ca 2 Na
Reçine boncuklarına giren her kalsiyum veya magnezyum iyonu, boncuktan çıkan iki sodyum iyonu ile değiştirilecektir. Anyon iyonları reçineye giremezler çünkü boncuk ayrıca pozitif su iyonunu iten kalıcı bir sülfonat (SO3-) anyonu içerir. Değişim, sodyum üzerindeki kalsiyum ve magnezyum tercih edilen reçine boncuk nedeniyle gerçekleşir. Sonuçta, suyun tuzluluğu değişmeden kalmasına rağmen, sert iyonların sodyum iyonlarıyla değiştirilmesidir. Yumuşama veya iyon değiştirme işlemi sırasında değiştirilen sudaki tuzluluğun bileşenleridir. İstenirse, dikkate alınması gereken önemsiz sert iyonlar, sodyum iyonları ile birlikte veya bunun yerine kombinasyon halinde potasyum ile de değiştirilebilir.
Demineralizasyon
İyon değişimi ile demineralizasyon, hem katyon hem de anyon değişim reçineleri ile işlemden geçirmeyi içeren iki aşamalı bir işlemdir. Sudaki çözünmüş katyonları hidrojen (H) iyonları ve çözünmüş anyonları hidroksit (OH– iyonları) ile değiştirirsiniz. Bu işlemle yeni katyon ve anyon iyonları yeni su molekülleri oluşturmak için yeniden birleşecektir. Bu kombinasyon aşağıdaki gibi gösterilebilir:
H OH– -> HOH -> H20
Bu değişimin net sonucu iyonik kirleticilerin tamamen uzaklaştırılmasıdır. İyonik kirletici maddeler iki değişim reçinesine eklenecek ve su tamamen demineralize edilecektir.