SCAMBIATORI DI IONI

Gli scambiatori di ioni sono sostanze di origine  naturale o sintetica tra i cui utilizzi principali c’è quello del trattamento delle acque. Infatti per tanti scopi, specie industriali, è importante avere un bassissimo contenuto di certi sali nell’acqua ; gli scambiatori tendono a catturare taluni ioni rilasciandone altri , in genere piccoli, come ad esempio Na, ma anche anioni.

In passato si è fatto ricorso principalmente alle zeoliti naturali, ovvero alluminosilicati costituiti  da unità tetraedriche [AlO4]5-  e [SiO4]4-  che formano una struttura cristallina porosa, in grado di scambiare i propri cationi Ca2+ , Na+  o K+  con  ioni presenti in soluzione che abbiano cariche e dimensioni simili: si pensi ad esempio agli ioni Ca2+ e Mg2+ in forma di bicarbonati che danno origine alla durezza temporanea di un’acqua.

zeoliti
Zeoliti-struttura

Gli scambiatori ionici come le zeoliti devono la loro struttura porosa ad un reticolo di canali all’interno dei quali possono andare ad inserirsi gli ioni contenuti in soluzione. Le dimensioni ed il numero di questi canali possono influenzare profondamente la velocità del processo di scambio ionico, che può essere trattato come una reazione chimica reversibile.

Ovviamente lo stesso tipo di principio può essere utilizzato per trattare tanti tipi di liquidi da depurare. Ioni indesiderati presi e trattenuti dallo scambiatore come se fosse una spugna possono poi essere rilasciati nuovamente grazie alla reversibilità del processo (rigenerazione dello scambiatore).

E’ attualmente preferita la produzione e l’uso di scambiatori ionici sintetici (sostanze polimeriche) data la possibilità di controllare dimensione dei canali, porosità e tipo di cationi o anioni mobili. Si tratterà quindi di funzionalizzare opportunamente la sostanza : le resine solfoniche ad esempio, presentando  gruppi solfonici, tendono a rilasciare il piccolo ione H+ . Le resine carbossiliche tenderanno a rilasciare  ioni OH– . La velocità del processo di scambio  dipende anche dalla dimensione degli ioni scambiati, oltre che da temperatura e concentrazioni.

Chimitutor- 3 Luglio 2019