Bescanvi iònic

El bescanvi iònic^[1] o intercanvi iònic és un intercanvi d'ions entre dos electròlits o entre una solució d'electròlits i un complex. En la majoria dels casos el terme s'utilitza per referir-se als processos de purificació, separació i descontaminació de l'humor aquós i altres ions que contenen solucions sòlides intercanviadores d'ions polimèrics o minerals.

Intercanviador d'ions

Trossets de resina bescanviadora d'ions

Columna d'intercanvi d'ions usada per purificar proteïnes

Els intercanviadors d'ions típics són resines d'intercanvi iònic (funcionalitzades poroses o gel polímer), zeolites, montmorillonita, argila i humus del sòl. Els intercanviadors d'ions són els intercanviadors de cations que intercanvien ions amb càrrega elèctrica positiva (cations) o intercanviadors d'anions que intercanvien ions amb càrrega negativa (anions). També hi ha intercanviadors amfòters que són capaços d'intercanviar els cations i anions de forma simultània. No obstant això, l'intercanvi simultani de cations i anions pot ser més eficient si es realitza en llits mixtes que contenen una barreja d'anions i resines d'intercanvi catiònic, o passar la solució de tractament a través de diferents materials d'intercanvi iònic.

Els intercanviadors d'ions poden ser selectius o tenir preferències obligatòries per a certs ions o classes d'ions, en funció de la seva estructura química. Això pot ser en funció de la grandària dels ions, la seva càrrega o la seva estructura. Exemples típics d'ions que poden unir-se als intercanviadors d'ions són els següents:

• H⁺ (protó) i OH^- (hidròxid)
• Una sola càrrega en ions monoatòmics com Na⁺, K⁺ i Cl^-
• Doble càrrega en ions monoatòmics com Ca²⁺ i Mg²⁺
• Ions inorgànics poliatòmics com SO₄^2- i PO₄^3-
• Bases orgàniques, en general les molècules que contenen els aminoàcids de grups funcionals -NR₂H⁺
• Àcids orgànics, sovint les molècules que contenen -COO^- (àcid carboxílic), grups funcionals
• Biomolècules que poden ser ionitzats: aminoàcids, pèptids, proteïnes, etc

L'intercanvi iònic és un procés reversible i l'intercanviador d'ions es pot regenerar o carregar d'ions desitjables mitjançant el rentat amb un excés d'aquests ions.

Aplicacions

L'intercanvi d'ions es fa servir molt en les indústries alimentàries, hidrometal·lúrgia, acabat dels metalls, químiques, petroquímiques, farmacèutiques, del sucre i edulcorants, tractament d'aigües, nuclears, energia i altres.

En les llars es fa servir en detergents i per treure duresa de l'aigua, això es fa bescanviant els ions calci Ca²⁺ i magnesi Cations de Mg²⁺ contra els cations de Na⁺ o de H⁺.

Es fa servir en la cromatografia de bescanvi iònic

Per separar i purificar metalls incloent el de separar urani del plutoni i altres actínids d'entre ells i d'altres lantànids.

Els intercanviadors d'ions es fan servir en el reprocessament nuclear i el tractament de residus radioactius.

Les resines d'intercanvi iònic en forma de membranes es fan servir en bateries.

• En edafologia, la capacitat de bescanvi catiònic és una mesura de la fertilitat del sòl.

Vegeu també

• Resina de bescanvi iònic