Simplesmente afirmado, a troca de íons é a doação e recebimento de íons entre um material de troca iônica e um líquido de processo. Ocorre quando o líquido do processo flui através do material de troca iônica. Os iões móveis no material de permuta iónica são trocados com iões no fluido do processo. Nas aplicações de troca de iões da La Habra Welding, o material de permuta iónica é uma matriz de copolímero activada constituída por pérolas porosas (resina) e o fluido do processo é o esmalte do sistema de acabamento.

Os permutadores de iões típicos são resinas de permuta iónica (polímero poroso ou geloso funcionalizado), zeólitos, montmorilonite, argila e humus do solo. Os permutadores de iões são ou permutadores de catiões que trocam iões (catiões) carregados positivamente ou permutadores de aniões que trocam íons negativamente carregados (aniões). Existem também permutadores anfotéricos que são capazes de trocar simultaneamente catiões e aniões. No entanto, a troca simultânea de catiões e aniões pode ser realizada de forma mais eficiente em leitos mistos que contêm uma mistura de aniões e resinas de permuta catiónica ou passando a solução tratada através de vários materiais de permuta iónica diferentes.

Os permutadores de íons podem ser não seletivos ou possuem preferências de ligação para certos íons ou classes de íons, dependendo da sua estrutura química. Isto pode ser dependente do tamanho dos íons, sua carga, ou sua estrutura. Exemplos típicos de iões que podem ligar-se a permutadores de iões são:             * H + (protão) e OH- (hidróxido);
            * Íons monatomic single-carregados como Na +, K +, e Cl-
            * Íons monatomic dobro-carregados como Ca2 + e Mg2 +;
            * Iões inorgânicos poliatómicos como SO42- e PO43-;
            * Bases orgânicas, normalmente moléculas contendo o grupo funcional amino -NR2H +;
            * Ácidos orgânicos, muitas vezes moléculas contendo grupos funcionais -COO- (ácido carboxílico);
            * Biomoléculas que podem ser ionizadas: aminoácidos, peptídeos, proteínas, etc

Troca de íons na separação de metais
Os processos de troca iônica são usados para separar e purificar metais, incluindo a separação de urânio do plutônio e de outros actinídeos, incluindo o tório; E lantânio, neodímio, itérbio, samário, lutécio, entre si e os outros lantanídeos. Existem duas séries de metais de terras raras, os lantanídeos e os actinídeos. Membros de cada família têm propriedades químicas e físicas muito semelhantes. A troca de íons foi por muitos anos a única maneira prática de separar as terras raras em grandes quantidades. Esta aplicação foi desenvolvida na década de 1940 por Frank Spedding. Subsequentemente, a extracção com solvente substituiu em grande parte o uso de resinas de permuta iónica excepto para os produtos de pureza mais elevada.

Um caso muito importante é o processo PUREX (processo de extracção de plutónio-urânio), que é utilizado para separar o plutónio eo urânio dos produtos de combustível irradiado de um reactor nuclear e para poder eliminar os resíduos. Então, o plutônio eo urânio estão disponíveis para fazer materiais de energia nuclear, como combustível de reator novo e armas nucleares.
Os grânulos de permuta iónica são também um componente essencial na mineração in-situ de urânio de lixiviação. A recuperação in-situ envolve a extracção de água contendo urânio (classificando-a a 0,05% U3O8) através de perfurações. A solução de urânio extraída é então filtrada através das esferas de resina. Através de um processo de troca iónica, as contas de resina atraem urânio da solução. As resinas carregadas de urânio são então transportadas para uma unidade de processamento, onde U3O8 é separado das contas de resina e é produzida a torta amarela. As contas de resina podem então ser devolvidas à instalação de permuta iónica onde são reutilizadas.

O processo de troca iónica também é usado para separar outros conjuntos de elementos químicos muito semelhantes, como zircônio e hafnio, que aliás também é muito importante para a indústria nuclear. O zircônio é praticamente transparente para nêutrons livres, usado em reatores de construção, mas hafnium é um absorvente muito forte de nêutrons, usado em barras de controle do reator.

Resina de troca iônica

Uma resina de permuta iónica ou polímero permutador de iões é uma matriz insolúvel (ou estrutura de suporte) normalmente na forma de pequenas pérolas (0,5-1 mm de diâmetro), normalmente brancas ou amareladas, fabricadas a partir de um substrato de polímero orgânico. As pérolas são tipicamente porosas, proporcionando uma área de superfície elevada. A captura de íons ocorre com a liberação concomitante de outros íons; Assim, o processo é chamado de troca de íons. Existem vários tipos de resina de permuta iónica. As resinas mais comerciais são feitas de sulfonato de poliestireno.

As resinas de troca iônica são amplamente utilizadas em diferentes processos de separação, purificação e descontaminação. Os exemplos mais comuns são o amaciamento da água ea purificação da água. Em muitos casos, as resinas de permuta iónica foram introduzidas em tais processos como uma alternativa mais flexível à utilização de zeólitos naturais ou artificiais. Além disso, as resinas de permuta iónica são altamente eficazes no processo de filtração de biodiesel.

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