پدیده تبادل یون برای اولین بار در سال 1850 و به دنبال نظاره توانایی خاک های زراعی در جابجایی بعضی از یون ها مانند آمونیوم با یون کلسیم و منیزیم موجود در ساختار آن ها گزارش شد. در سال 1870 با انجام دادن آزمایش های گوناگونی تثبیت شد که برخی از کانی های طبیعی بخصوص زئولیت ها قادر به انجام تبادل یون می باشند. در واقع رزین های معدنی را زئولیت می نامند و رزین کاتیونی یون های سختی آور آب (کلسیم و منیزیم) را از بین برده و به جای آن یون سدیم آزاد می کردند از اینرو به زئولیت‌های سدیمی معروف شدند. به کارگیری از زئولیت های سدیمی در تصفیه آب فواید زیاد داشت چرا که از طرفی نیازی به حضور مواد شیمیایی نبود و از طرف دیگر اثرات جانبی نیز نداشتند.
رزین های موازنه کننده یون، ذرات جامد ی می باشند که می توانند یون های نامطلوب در محلول را با همان اندازه اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه تعویض کنند. رزین های تعویض یونی دارای بار مثبت کاتیونی و بار منفی آنیونی هستند به طوری که از نظر الکتریکی خنثی می باشند. موازنه کننده ها با محلول های الکترولیت این فرق را دارند که فقط یکی از دو یون، متحرک و قابل جابجای می باشد به طور مثال، یک جابجایی کننده کاتیونی سولفونیک دارای نقاط آنیونی غیر متحرکی است که دارای رادیکال های آنیونی SO23-هستند که کاتیون متحرکی مثل H+ یا Na+ به آن می باشند.
این کاتیون های متحرک قادر هستند در یک واکنش تعویض یونی شرکت نمایند و همین طور یک جابجا کننده آنیونی دارای نقاط کاتیونی غیر متحرکی می باشد که آنیون های متحرکی مانند Cl- یا OH- به آن وصل می باشد. در اثر تعویض یون، کاتیون ها یا آنیون های موجود در محلول با کاتیون ها و آنیون های موجود در رزین جابجا می گردند، به طوری که هم محلول و هم رزین از نظر الکتریکی خنثی باقی می ماند. در اینجا با تعادل جامد مایع سروکار داریم بدون آنکه جامد در محلول حل گردد.
جهت آنکه یک جابجا کننده یونی جامد مفید باشد می بایست دارای شرایط زیر باشد:
خود دارای یون باشد.
در آب غیر محلول باشد.
فضای کافی در شبکه تعویض یونی داشته باشد، به صورتی که یون ها بتوانند به آسانی در شبکه جامد رزین وارد و یا از آن خروج کنند.
رزین کاتیونی در اثر واکنش فنل و یا مشتقات آن با فرمالین و بعد با سولفونه کردن آن ها به به وسیله سولفوریک اسید به حالت توده ای تهیه شدند که آنها را خرد و غربال می کنند و به کار گیری می کنند. این گونه رزین ها نیز از سولفونه کردن پلی استیرن به وجود می آیند. هر گاه در پلی مریزاسیون استایرن نسبتی از دی وینیل بنزن اضافه شود پلی مری با ساختمان شبکه ای ایجاد می شود که در اثر سولفونه کردن آن، رزین کاتیونی قوی به دست می آید. هر گاه به جای گروه سولفونیک اسید گروه کربوکسیلیک اسید (-COOH) جایگزین گردد، رزین کاتیونی ضعیف ، به دست می آید اما شیوه ساده تر جهت تهیه این رزین ها ترکیب متاکریلیک اسید با دی وینیل بنزن است.
پراستفاده ترین رزین کاتیونی در صنعت آب و فاضلاب رزین کاتیونی سدیمی است که در واحد سختی گیری برای حذف سختی آب استفاده میشود.
درباره این سایت