الامارات 7 - خصائص التبادل الأيوني تتعلق بالتفاعلات الكيميائية التي تحدث عندما تتفاعل المواد غير القابلة للذوبان بشحنتها السالبة أو الموجبة مع المحاليل الأيونية، مما يؤدي إلى استبدال الأيونات بأيونات أخرى في تفاعلات تسمى "تبادل الأيونات" (Ion Exchange). هذا التفاعل يساعد في فصل الأيونات عن المحاليل أو عن بعضها البعض.
تُستخدم في هذه العملية بوليمرات خاصة تمتلك قوة أيونية كبيرة، وتتميز بعدة خصائص، منها:
تأتي هذه البوليمرات بأحجام مختلفة وتكون على شكل طبقات كروية متعددة.
تمتلك البوليمرات القدرة على امتصاص كميات كبيرة من الماء أثناء التفاعل، مما يؤدي إلى انتفاخها وانكماشها بشكل مستمر.
يعتمد استقرار البوليمرات على صلابة المادة المكونة لها ومدى تعرضها لتكرار عمليات التمدد والانكماش، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى تحلل البوليمر كيميائيًا. كما أن الرواسب التي تتكون في المحلول يمكن أن تؤثر على أدائها.
تختلف سعة البوليمرات في التفاعلات الكيميائية، أي قدرتها على الامتصاص، ويمكن قياسها حسب الوزن الجاف أو الرطب وحجمها.
توجد البوليمرات بنوعين: مسامي وهلامي، ويتم تصنيفها حسب نوع الشحنة إلى مبادلات موجبة (كاتيونات) أو مبادلات سالبة (أنيونات).
تتكون البوليمرات المستخدمة في عمليات الفصل من مركبات عضوية أو غير عضوية، وتعمل كوسيط في التفاعل من خلال احتجاز الأيونات والسماح لأيونات معينة بالخروج.
بعض البوليمرات لديها القدرة على تبادل الشحنات الموجبة والسالبة في نفس الوقت.
تصنع بوليمرات التبادل الأيوني من وحدات أحادية أو ثنائية تتشابك في شكل مصفوفات خلال عملية تسمى البلمرة، وأشهر أنواعها البوليسترين.
تطبيقات التبادل الأيوني:
معالجة المياه: يستخدم التبادل الأيوني بشكل واسع في تنقية المياه من المعادن السامة والنترات والكبريت والمركبات القاعدية، حيث يتم استبدال الأيونات غير المرغوبة بأيونات أخرى تحمل شحنة مماثلة.
إزالة الأيونات الملوثة: خلال معالجة المياه، يتم استبدال الملوثات موجبة الشحنة بأيونات مرغوبة مثل الصوديوم، أما الملوثات سالبة الشحنة فيمكن استبدالها بأيونات مثل الكلور.
تنقية المعادن: يتم استخدام المبادلات الأيونية في تنقية معادن مثل البلوتونيوم واليورانيوم ومعالجة الوقود النووي والنفايات المشعة، بالإضافة إلى تنقية المضادات الحيوية للتخلص من مذاقها ورائحتها غير المرغوبة.
صناعة الأغذية: تُستخدم البوليمرات في صناعة الأغذية والمشروبات لتحسين مذاق المنتجات والتخلص من المركبات غير المرغوب بها، عبر معالجة المياه المستخدمة في التصنيع.
تُستخدم في هذه العملية بوليمرات خاصة تمتلك قوة أيونية كبيرة، وتتميز بعدة خصائص، منها:
تأتي هذه البوليمرات بأحجام مختلفة وتكون على شكل طبقات كروية متعددة.
تمتلك البوليمرات القدرة على امتصاص كميات كبيرة من الماء أثناء التفاعل، مما يؤدي إلى انتفاخها وانكماشها بشكل مستمر.
يعتمد استقرار البوليمرات على صلابة المادة المكونة لها ومدى تعرضها لتكرار عمليات التمدد والانكماش، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى تحلل البوليمر كيميائيًا. كما أن الرواسب التي تتكون في المحلول يمكن أن تؤثر على أدائها.
تختلف سعة البوليمرات في التفاعلات الكيميائية، أي قدرتها على الامتصاص، ويمكن قياسها حسب الوزن الجاف أو الرطب وحجمها.
توجد البوليمرات بنوعين: مسامي وهلامي، ويتم تصنيفها حسب نوع الشحنة إلى مبادلات موجبة (كاتيونات) أو مبادلات سالبة (أنيونات).
تتكون البوليمرات المستخدمة في عمليات الفصل من مركبات عضوية أو غير عضوية، وتعمل كوسيط في التفاعل من خلال احتجاز الأيونات والسماح لأيونات معينة بالخروج.
بعض البوليمرات لديها القدرة على تبادل الشحنات الموجبة والسالبة في نفس الوقت.
تصنع بوليمرات التبادل الأيوني من وحدات أحادية أو ثنائية تتشابك في شكل مصفوفات خلال عملية تسمى البلمرة، وأشهر أنواعها البوليسترين.
تطبيقات التبادل الأيوني:
معالجة المياه: يستخدم التبادل الأيوني بشكل واسع في تنقية المياه من المعادن السامة والنترات والكبريت والمركبات القاعدية، حيث يتم استبدال الأيونات غير المرغوبة بأيونات أخرى تحمل شحنة مماثلة.
إزالة الأيونات الملوثة: خلال معالجة المياه، يتم استبدال الملوثات موجبة الشحنة بأيونات مرغوبة مثل الصوديوم، أما الملوثات سالبة الشحنة فيمكن استبدالها بأيونات مثل الكلور.
تنقية المعادن: يتم استخدام المبادلات الأيونية في تنقية معادن مثل البلوتونيوم واليورانيوم ومعالجة الوقود النووي والنفايات المشعة، بالإضافة إلى تنقية المضادات الحيوية للتخلص من مذاقها ورائحتها غير المرغوبة.
صناعة الأغذية: تُستخدم البوليمرات في صناعة الأغذية والمشروبات لتحسين مذاق المنتجات والتخلص من المركبات غير المرغوب بها، عبر معالجة المياه المستخدمة في التصنيع.